基于可变增益PID控制器的车载以太网时钟同步算法研究

在车载以太网中,电机力矩、碰撞检测等控制类或关键突发信息的通信,由于其实时性要求比较高,需要借助时间敏感网络(Time Sensitive Net,TSN)协议,特别是流预留等机制来确保实时性或带宽,而要实现这些协议,网络节点间的高精度时钟同步是基础。通过设计基于根轨迹的PID控制器,对运行在从时钟节点上的时钟同步过程进行控制,并对控制器增益系数进行基于误差变化的自适应处理。实验结果表明,与未采用增益系数环节的控制器相比,采用自适应增益系数调整的控制器在同步过程的稳态误差绝对值均值降低了45%,稳态误差标准差降低了41%;与采用较小增益系数相比,采用自适应增益系数调整的同步过程在稳态过渡过程时间上降低了75%。实验结果证实了该方案可以有效平衡同步过程的稳态过渡过程时间和稳态同步精度。

航空发动机闭环增益成形PID控制器设计研究

PID参数整定是PID控制器设计的关键。针对航空发动机PID控制器参数整定问题,研究了一种基于闭环增益成形PID设计方法在其中的应用。首先,根据期望控制系统的截止频率设计具有一阶惯性环节形式的期望闭环传递函数形状。然后,将某发动机对象传递函数近似表示为二阶深严格真形式;继而,可根据闭环增益成形设计方法,即假设期望闭环传递函数与实际闭环传递函数相等,可整定PID控制器参数。仿真分析检验了控制器良好的鲁棒性和动态品质,检验了该方法的有效性。

连续搅拌反应釜过程的闭环增益成形PID控制器设计

针对连续搅拌反应釜(CSTR)系统控制问题,设计了一种基于闭环增益成形算法的PID控制器,以提高PID控制器设计的简洁性和鲁棒性。首先假设期望闭环回路传递函数有一阶形式,同时将受控对象的一阶传递函数和PID控制器构成实际闭环回路传递函数。然后,比较期望闭环回路传递函数和实际闭环回路传递函数,即可确定PID参数。最后,以某CSTR系统为例,利用该方法设计了PID控制器,并通过仿真结果比较,检验了该方法所得PID控制器的良好鲁棒稳定性和动态品质。

时滞系统PID控制器增益的稳定范围研究

基于逆Nyquist曲线,提出一种时滞系统在PID控制下确定增益稳定范围的方法.根据时滞系统的逆Nyquist曲线特征和广义Hermite-Biehler定理,确定用于判断系统稳定性所需的频率范围,以及该范围内逆Nyquist曲线上两类关键点的横坐标.关键点将PID增益分成若干区间,通过纵向直线与逆Nyquist曲线的交点数,以及文中给出的一个推理和两个定理,可判断PID增益稳定的范围.该方法能有效解决时滞系统在PID控制下增益稳定范围的确定问题.

变增益智能PID控制器设计

针对典型的具有滞后的一阶惯性环节进行了变增益智能PID控制器的设计和数字仿真研究。仿真结果表明,该控制器对滞后较大的对象比常规最优PID控制器具有更好的控制性能。

增益模糊自整定PID控制器设计

本文提出了一种模糊自整定ＰＩＤ控制器及设计方法，仿真结果表明与ＰＩＤ系统比较，模糊自整定ＰＩＤ超调量减小，抗环境变化能力强。

比例微分增益模糊调整的PID控制器

提出了比例微分增益模糊调整的PID新型控制算法 ,这种基于模糊推理的控制算法 ,设计简单、灵活 ,可以自适应地调整PID控制器的比例与微分增益。与常规的PID控制相比 ,系统具有鲁棒性好、响应快的优点 ,数字仿真研究证实了这种新型控制算法的优越性和可行性。

PID控制器增益的稳定范围研究

基于逆Nyquist曲线,提出了一种线性系统在PID控制下确定增益稳定范围的方法,为PID控制器增益的稳定提供了一条快速而有效的途径。由逆Nyquist曲线上的实部为极值的点,将PID增益分割成若干区间。再运用广义的Her-mite-Biehler定理得出一个推理和二个条件,通过纵向直线与逆Nyquist曲线的交点数,可获得系统在PID控制下增益稳定的区间。仿真实例验证了该方法的有效性。该方法应用简便,能有效解决PID控制下增益的稳定范围。

PID控制器的模糊增益调整及在电阻炉温控制系统中的应用

介绍一种带有模糊增益调整的PID控制器。开发了一套软件 ,并分别将它和传统的PID控制器作用到电阻炉 ,对二者的控制结果进行了比较。实验结果表明 ,这种PID控制器能够减小超调 ,提高控制精度。

用启发式算法确定模糊PID控制器增益

提出了一种确定模糊PID控制器增益的启发式方法。先观察单位阶跃输入下系统的开环响应和闭环响应,然后根据这些响应和一些经验结果相结合确定系统的有关参数。而模糊PID控制器的增益就是这些参数的一种组合,我们可以通过公式计算出这个增益。通过计算机仿真可以证明用这种方法调整模糊PID控制器增益的可行性。

基于可变增益PID的多轴焊接机器人控制系统研究

针对焊接机器人对运行稳定性和可靠性的要求，以常见的三轴联动焊接机器人为依据，分析了其正逆运动学模型，在此基础上设计了可变增益PID控制方案，并建立了控制系统的模型，利用设计软件MATLAB的分析工具箱对所设计的控制方案进行了验证和评估。分析结果表明，在理想状态下控制系统能够满足机器人运行稳定性与可靠性的要求，为后续研究奠定了基础。

变参数PID控制器

在分析ＰＩＤ控制基本原理的基础上，提出了一种改进的ＰＩＤ控制器——变参数ＰＩＤ控制器．该控制器根据控制偏差的大小通过非线性函数在线改变ＰＩＤ三个控制参数的大小，以获得满意的控制性能．本文给出了该控制器的三种结构，将这三种结构与常规ＰＩＤ控制器进行了对比仿真实验，结果表明这三种结构的性能均优于后者．本文还就该控制器的抗干扰性能、鲁棒性能、对非最小相位系统的适用性进行了仿真．仿真结果表明，该控制器性能良好．

一种新型模糊PID控制器

本论文提出了一种新型的模糊 PID控制器——采用最简单的模糊 PI控制器与模糊 PD控制器并联的结构形式。介绍了基于增益裕度和相位裕度的整定方法 ,同时对其稳定性进行了讨论。仿真结果表明这种控制器的性能优于常规 PID控制器。

基于相对增益阵的多变量系统辅助解耦控制系统设计

由于多变量系统内部的耦合作用,采用单一的分散常规控制器已经很难达到好的控制品质,分散常规控制器不能实现解耦功能,而直接设计解耦器又存在诸多困难。针对这种情况,在分散常规控制器的基础之上,引入开环相对增益阵对多变量系统辅助控制器进行配对。依据控制系统的前馈控制原则,整定控制器参数,实现辅助控制器参数的设计。辅助控制器和主控制器共同作用,降低系统内部耦合,提高控制品质。

永磁同步电机伺服系统的变增益自抗扰控制器设计

针对传统的线性自抗扰控制技术中存在的初始峰值问题,设计了一种变增益自抗扰控制器,并应用到永磁同步电机伺服控制方案设计中,分别对永磁同步电机的转速环和电流环设计转速和电流控制器。采用变增益自抗扰控制器的永磁同步电机伺服控制方案,削弱了传统方法系统初始峰值问题以及抗负载扰动能力得到较大的改善,提高了系统的动态性能。仿真和实验结果表明,变增益自抗扰控制器解决了传统方法的峰值问题,且与传统的PID控制器比较,系统在负载转矩变化时响应速度快、超调小、控制精度高,具备较强的鲁棒性。

基于生物神经元的PID控制器及其应

提出了一种新型的增益自调整的动态神经元PID控制器 ,该控制器具有非线性滤波和增益自调整等优良特性 .由于所采用的生物神经元动态模型 (ShuntingModel)具有模型稳定、输出光滑、有界的特点 ,使得控制器的输出有界且光滑 ,从而可以利用这种控制器构造一类柔性、安全的控制系统 .通过倒立摆系统控制的仿真研究 ,验证了该控制策略的有效性和鲁棒性 .

基于自适应神经网络的无人机PID控制器研究

为了提高PID控制器对系统的稳定性,并减少控制误差,提出一种自适应神经网络PID控制器。首先,在离散时间模型中开发PID控制器,以减少在连续时间中设计控制器所带来的问题。然后,定义一个自适应神经网络,调整控制增益,以实现导航任务过程中六旋翼无人机(UAV)的跟踪误差最小化。利用梯度下降方法对PID控制器的重要参数进行整定。此外,通过卡尔曼滤波对传感器测量值进行过滤,以提高在线自适应的性能。实验结果验证了所提控制器的优越性,绝对值误差积分(IAE)为2.576×10^(3),时间绝对值误差积分(ITAE)为5.152×10^(5)。两个误差指标均低于经典PID控制器一个数量级。

一维模糊PID控制器的仿真

针对二维及二维以上模糊控制器存在的缺陷 ,设计了一维糊PID控制器。该控制器采用“一维—三维”映射关系的模糊推理机 ,实现了P、I、D三个控制分量独立不相关的调整功能。通过与二维模糊控制器性能比较 ,仿真结果表明

空间机器人的可变增益滑模控制方法

针对空间机器人抓捕目标的轨迹跟踪过程,提出了一种基于可变增益的滑模控制算法,并利用MATLAB/Simscape对空间机器人的理论动力学模型和控制算法进行了仿真校验。首先,基于拉格朗日法构建了空间机器人的动力学模型,并给出了系统参数不确定时的动力学方程。设计了一种滑模控制器,在控制器中引入了可变增益,该增益可根据系统的不确定性和系统的运动状态进行调整,从而使控制器具有很强的鲁棒性。基于Simscape Multibody软件模块,对空间机器人的理论动力学模型进行了验证。在此基础上,针对多关节运动和系统模型不确定两种情形,利用可变增益滑模控制算法进行了空间机器人的轨迹跟踪仿真实验。实验结果表明,与传统的计算力矩法相比,本文提出的控制算法呈现出更高的运动控制精度和误差收敛速度。

基于模糊逻辑的PID控制器的设计

说明了模糊逻辑可以用来自动产生并且在线调整PID控制器的增益,提出了一种PID控制器增益设置的方法.仿真结果说明对于增益设置和调整模糊逻辑是一种有效的工具,同时用这种方法设计的控制器有较强的鲁棒性.