高海拔潮气量双环PID控制系统研究

为解决高海拔地区气压降低导致急救呼吸机潮气量控制精度下降的问题,提出了双环PID潮气量控制系统。该系统采用气压补偿型PID控制器调整风机转速,并辅以积分分离式PID控制器,以实现对气流速度的精确控制。在实际海拔4370 m、大气压59 kPa的环境中,系统性能测试表明,相较于单环PID控制,双环控制系统在高海拔条件下表现出快速响应和无超调的卓越性能。平均气流速度输出误差为3.19%,最大误差为4.1%,优于现有临床设备的准确性。这一技术突破不仅提供了高海拔急救呼吸机潮气量控制的有效解决方案,也为特殊环境下的通气控制技术发展贡献了重要参考。

基于梯度下降法和双环PID的四旋翼飞行器的研究与设计

四旋翼飞行器凭借其灵活的操控性、较小的地域局限性等优势,在军事、民用和科学研究等诸多领域受到了越来越多的关注。目前国内大部分无人机的研究重点在于如何让飞行器飞的更高更远,飞行时间更长。而该设计的着重点是飞行器飞得更低更稳。在飞行过程中,飞行器通过超声波测距技术实现飞行器的近地贴地表飞行,采用梯度下降法对飞行器的姿态进行解算,双环PID控制,进一步提高了系统的稳定性。结果表明,系统可实现3~50 cm之间超低空近地稳定飞行。

固定鸭舵双环PID制动控制算法

针对现有固定鸭舵制动控制算法不能及时准确制动的问题,提出了位置-速度双环PID制动控制算法。该算法包括位置和速度双环,位置环控制器根据目标滚转角和角位置反馈得到参考角速度,速度环控制器根据参考角速度与角速度反馈输出PWM波占空比值。仿真结果表明,该算法能够满足制动控制的技术指标要求,且在引入各项误差的情况下仍能保持稳定,具备一定的抗干扰能力,符合固定鸭舵制动控制的需求。

一种基于双环PID控制的四旋翼飞行器控制方式

为增加四旋翼飞行器系统调控的稳定性和精度,本文研究了一类双环PID控制方式。选取STM32F407作为主控处理芯片,采用错峰定时的方式达到对角度及角速度信息等的采集及数据传输,角度外环的PID计算控制及角速度内环的PID计算控制。实测结果表明该方式控制有效,飞行稳态及动态精度都较高。

基于双环PID控制的磁悬浮推力轴承试验研究

针对磁悬浮推力轴承的实时控制特点,依据PID控制理论,提出了双环PID控制策略,经过MATLAB仿真和基于DSP实验,验证了其在磁悬浮推力轴承控制中的良好性能。

基于双环PID算法与大津法的板球视觉控制系统

针对板球视觉控制系统易受光强影响及控制效果不佳的问题,研制了一种基于图像传感器的板球视觉控制系统。图像处理算法采用了大津法,对图像二值化处理效果做了对比,并对小球图像进行二值化优化处理,获取了准确的质心坐标。针对板球视觉控制系统的小球运动特点,设计了双环比例—积分—微分(PID)算法,并对小球运动进行优化控制。本系统实现了二值化图像的阈值自适应,小球实现了任意区域间的切换运动及避开阻挡区域的路径规划运动,控制系统精度达到设计要求。

基于AWF-DPID控制的同步Buck变换器研究

针对当前各种电子设备不断发展对电源管理芯片的精度、速度等要求越来越高的趋势,提出一种基于模糊逻辑的反计算法抗饱和双环PID(AWF-DPID)控制策略,实现同步Buck变换器的恒压限流功能。在双环PID(DPID)的基础上,设计一个二维模糊控制器,实时调整电压环输出参数,在电压环输出设计一个反算法抗积分饱和模块,从而调节Buck变换器的脉冲宽度,更高效精准地实现控制。变换器在10 kHz的频率下工作,给出变换器参数通过软件对不同控制策略进行仿真。结果表明,在实现恒压限流的相同控制目标下,AWF-DPID控制较其他控制响应更迅速、超调量更小稳态误差更小并且纹波系数更小;变输出指令下电压跟随性最好,有良好的动态特性。

基于双环PID的四旋翼飞行器自主飞行研究

四旋翼飞行器外型新颖、性能卓越,但其本身非线性、强耦合以及对外界干扰敏感的特点使得控制系统的设计具有很大难度。基于飞行器动力学模型设计的双环PID控制器,实现了运动解耦,并结合机载传感器的特点,设计互补融合滤波算法提高姿态角解算精度,增强系统鲁棒性。室外飞行实验表明,飞行器自主飞行效果良好。

三相电压型整流器双环PI数字控制设计

三相电压型整流器的控制环路设计一直是一个未能彻底解决的难题.文章给出了基于状态空间平均模型并结合空间矢量脉宽调制的PID双环控制的设计过程,并对给定参数的实例进行了仿真验证.通过仿真实例与设计过程的比较,分析指出了设计过程中的固有问题及解决方向.

智能车十字路口紧急工况复合避撞研究

智能车在十字路口交叉行驶发生紧急危险工况时,车辆的主动避撞安全系统可以控制车辆减速或转向,避免碰撞的发生,提高行驶安全性。文章针对横纵向复合避撞开展研究,搭建了交叉行驶危险工况场景,在复合避撞规划控制上设计了分层的规控策略和解耦的控制策略。上层使用改进的Lattice算法,规划出最优轨迹的S-t曲线以及L-S曲线,下层使用双环PID控制跟踪S-t曲线,利用MPC控制跟踪L-S曲线,最后通过仿真验证复合避撞规控算法的有效性。结果表明,采用的避撞规划控制策略可以最大限度地保障车辆的安全。

基于虚拟样机的齿轮传动控制系统研究

基于Pro/E和ADAMS建立了自行研制的混合型齿轮传动的动力学模型,采用ADAMS/View控制工具箱建立了齿轮传动的输出角度位移PID双环控制系统模型,由齿轮传动动力学模型及其输出角度控制系统模型构成了齿轮传动控制系统虚拟样机模型。典型输入信号的仿真分析结果表明,建立的齿轮传动控制系统虚拟样机具有有效的工程应用性,齿轮传动输出角度控制系统能够满足工程控制目标要求。

双桨驱动水面无人艇航行控制研究与实现

根据双桨驱动水面无人艇的运动特点,给出了一种用于双桨驱动的水面无人艇运动控制系统,对该系统的软、硬件结构及控制流程、算法进行了详细阐述。用Matlab/Simulink工具对双桨驱动无人艇的航向控制方法进行了仿真,对比分析了单航向PID和航向、转向速度双PID控制方法的效果,并对航向、转向角速度双PID控制方法的抗干扰能力作了仿真验证。仿真结果表明航向、转向角速度双PID控制方法在双桨驱动无人艇运动控制中具有良好的可靠性和稳定性,搭载该控制系统的双桨驱动水面无人艇多次下水试航,实测结果表明:所研制的航向、转向角速度双PID控制系统具有较好的航行控制效果,能够满足双桨驱动水面无人艇的运动控制要求。

单相光伏发电并网的研究

针对如何提高太阳能光伏发电系统的转化效率,对具有最大功率控制的系统进行研究,提出了一种双环控制方式。并以STM32为控制器,给出了其控制方法。通过Matlab建模设计光伏输出后的控制系统,新的控制系统实现了最大功率跟踪与功率因数校正。仿真表明,该方式具有简单、控制方便、效率高的优点。并通过实物加以验证该方法的可行性,该控制策略可应用于单极式光伏并网系统最大功率点跟踪控制,且实现了系统的高效率并网运行。

开关磁阻电机平面运动控制系统的分析与控制

提出了基于开关磁阻电机原理的平面电机设计方案,构建了平面开关磁阻电机运动控制系统平台。与传统的X-Y工作平台不同,该平面电机无须将两个方向的运动方式进行叠加,而是在两个垂直运动方向上构造直接驱动式运动控制系统。采用三维有限元分析方法对电机的特性进行分析,仿真和实验的结果表明,电机在各相不存在耦合效应,从而每一相可以单独进行控制,简化控制算法。在分析电机特性的基础上,提出了一种双环PID控制方案。双环PID控制方法与传统PID控制方式相比,具有动态误差随频率增高而降低的特点,从而使电机适用于运行在频率变化的输入指令环境下。

基于FPGA的无人机BLDC电调模块设计与实现

针对无人机电机调速模块的优化问题,在充分调研国内外无人机电调模块安装结构的基础上,文中采用FPGA作为电调模块的主控芯片,整体设计基于Verilog HDL硬件描述语言,同时搭配相应的外围电路,利用双环PID控制算法为整个系统提供更稳定的PWM输出,设计出一套信息处理速度快,输出信号稳定,实用于各种无人机平台,易于安装调试的直流无刷电机的电调系统。在仿真与验证过程中,通过ModelSim软件进行电路的输入输出等特性的仿真试验,本文的电调模块的技术指标满足目的技术指标的要求,输出峰值电流显著增强可达100 A。

光纤陀螺稳定平台控制系统的设计与实现

针对重力测量中海空重力仪需要时刻保持稳定的垂直指向的问题,设计了一种双环比例、积分、微分(PID)控制方法来控制平台水平,隔离外界扰动;针对力矩电机设计中存在死区的特性,提出了一种死区补偿函数,减小电机死区对控制精度的影响;针对双环PID参数难以整定的问题,设计了一种优化的差分进化(DE)算法,减小参数整定时的工作量。仿真和实测实验结果表明,基于双环PID控制和死区补偿的系统稳定性高,控制精度优于30″;改进DE算法的参数整定性能优于遗传(GA)算法和粒子群(PSO)算法,且计算量小。

基于霍夫圆算法的滚球控制系统设计

滚球控制系统在控制系统领域里具有较高研究价值,但是在实际使用过程中,存在因小球定位不准确而导致控制效果不佳等问题。为了解决这一问题,本系统采用具有处理器的摄像头模块——OpenMv4 Plus,获取整个平板的图像,使用小球图像处理算法进行处理,计算出小球球心坐标。控制板采用自适应双环PID算法计算出理想PWM波形,并通过定时器输出至数字舵机调节平板倾斜角度,使小球运动,完成用户设定的任务。小球图像算法包含霍夫圆算法和中心点算法。经过测试比较可知:相比于中心点算法,霍夫圆算法计算出的小球球心坐标准确率高,可抗外界光照干扰,几乎不受图像中噪点的影响,小球运动轨迹与理想轨迹大体拟合,控制效果良好。