基于抗积分饱和的风力发电机控制系统

本文针对大中型风力发电机组在不同风况下的起动、低风速和高风速下变速变桨距的运行方式,在桨距角控制原理和成熟的数字PID控制技术基础上,提出了一种新型抗积分饱和的PID调节方式。该方法提高了系统响应的快速性,在风速突变时具有良好的鲁棒性。有助于输出功率的稳定。文中给出了具体的控制方框图和软件算法。该方法具有成本低、控制方法简单等特点,具有良好的实用价值。

基于改进模糊PID的轮式机器人速度控制器设计

针对轮式机器人在行走过程中存在速度平衡超调较大与调节时间较长、速度平衡效果较差的问题,采用Matlab/Simulink与Carsim仿真软件建立轮式机器人四轮差速运动模型,对于无刷直流电机(BLDCM)系统,在原有模糊PID的基础上,结合抗积分饱和算法与变速积分算法,提出一种改进模糊PID控制的调速方法。仿真结果表明,通过抗积分饱和与变速积分算法改进后的模糊PID控制器与传统模糊PID控制器相比,在机器人速度平衡控制过程中,超调降低30%,调节时间降低33%,具有速度响应时间短、速度响应曲线波动小的优点。搭建了轮式机器人实验验证平台,实验结果表明,改进后的模糊PID控制调速方法的速度响应快,满足轮式机器人速度控制需求。所提设计可为轮式机器人速度稳定系统调试提供理论指导,并可应用于以速度调控为主导的控制系统。

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。

无刷直流电机模糊PID控制系统研究

无刷直流电机(BLDCM)选用传统的PID控制方法存在着调速精度低、转矩脉动大、抗干扰能力弱等缺点,模糊PID控制方法能够克服以上缺点。在电机的电流滞环控制模块中,转速调节部分包含电流限幅处理,因此会出现积分饱和,致使系统超调量大。模糊PID控制虽然能够一定程度减低超调量但不能消除。针对上述问题,设计了一种抗饱和模糊PID控制方案。从仿真结果可以得出该方法能够消除系统的超调,同时使系统保持较好的动、静态性能和鲁棒性。

温控系统中改进的PID算法

对传统的PID控制算法进行了深入的分析,并结合实际工程项目,对原PID算法进行了改进,改进算法基于实际控制对象,先后用到了"变速积分","抗积分饱和","活用微分项","给定值平移"等方法。其中"活用微分项","给定值平移"等方法是笔者自己提出来的。经过实验验证,相比传统PID算法,上述改进方法的综合利用取得了显著效果。

FCS165现场总线控制系统实际微分PID控制器的设计

在分析PID控制器设计常用的理想微分PID控制算法和实际微分PID控制算法的基础上,选择实际微分PID控制算法用于FCS165现场总线控制系统,并给出了抗积分饱和无扰动切换的方案。经长期测试和实际运行表明,实际微分PID控制算法控制效果较好。

基于改进型PID算法在冰箱温控上的应用

电冰箱的发展方向已经越来越倾向智能化,而冰箱的温度控制则是冰箱智能化的关键技术。目前,在大多数场合,冰箱内的温度场呈不均匀分布,传统的PID控制算法容易出现积分饱和问题,本文提出了一种抗饱和PID控制算法。利用MATLAB进行仿真,实验结果证明改进型PID控制算法可以显著地减少系统的超调量,减少系统的稳定时间,实现精准温控。

稳定跟踪平台的FKAPID控制算法

针对传统PID控制算法在稳定跟踪平台控制中的诸多问题,提出一种带有卡尔曼滤波器的基于前馈补偿和抗积分饱和PID(FKAPID)控制的控制方法。计算机仿真实验表明,控制方法使系统的单位阶跃响应的超调量减小到6%,调节时间缩短至1.4 s,跟踪误差的均方差值减小了1个数量级以上,动态响应性能、对周期性信号的跟踪性能和对干扰的抑制能力明显提高。

约束T-S模糊系统设计的模糊Lyapunov方法

通过引入模糊Lyapunov函数,研究一类执行器饱和的离散T-S模糊系统.对系统设计模糊抗积分饱和补偿器,得到系统稳定的充分条件,并扩大了系统的吸引域.这种方法避免了寻求一个满足系统所有模糊规则的公共正定矩阵P.最后,抗积分饱和补偿器增益通过迭代优化算法得到.

一类输入有约束线性系统的数据驱动PID控制器设计

针对一类输入受限的线性系统,提出具有适应输入约束和抗积分饱和性能的数据驱动PID控制器改进设计方法。采用虚拟参考迭代整定法,应用递归最小二乘辨识算法在线计算PID参数。当输入有约束时,计算的控制器输出超过这个限制条件可能导致性能下降甚至出现稳定性问题,同时PID算法中的积分作用也可能出现饱和现象。改进的方法基于输入-输出观测数据和输入约束信息,在PID控制环节后串联一个类似抗积分饱和的环节,适应控制器输出过大需要限定的客观要求。通过控制器结构设计和仿真,演示了改进方法的有效性。

基于降阶负载观测器的双模糊滑模PMSM转速控制

针对永磁同步电机受扰时转速响应慢的问题,提出了一种基于降阶负载转矩观测器的改进等效滑模控制算法。将改进切换控制函数与模糊控制原理结合,利用模糊推理机制自适应调整切换项和切换增益,配合前馈负载补偿策略,能够快速适应外界扰动变化,提高系统抗扰恢复能力。基于滑模控制原理将改进积分抗饱和方案应用于控制器中改善了控制系统超调问题。Simulink仿真实验表明,采用该控制策略时,电机启动时无超调,受额定负载扰动时转速波动在15 r/min以内,0.01 s内恢复目标转速,有效提升了PMSM控制系统抗扰能力。

应用于半导体激光器的高精度温控系统设计

面向半导体激光器温控系统的高精度、高速与高集成化的需求,设计了一款高精度、快速响应、高集成化、低成本的数模混合架构温控系统。该系统以FPGA为控制核心,硬件部分包括由三线制惠斯通电桥、仪表放大器、模数转换器组成的温度信号采集与调理模块,全桥降压电路驱动模块,热电制冷器模块等。针对热敏电阻和电桥的非线性误差,提出了一种可变控温零点的温度信号调理方法,该方法基于迭代与多目标最优化算法,提高了控温精度,同时降低了仪表放大器与模数转换器的指标要求,从而降低了系统成本。针对温度滞后大、延迟高的特点,控温策略采用了抗饱和积分的PID(AWPID)自动控制方法,从而降低超调,加快收敛速度。测试结果表明,该温控系统在-45~75℃的温度范围内,实现了±0.02℃的控温精度,相较于固定控温零点的温控系统最大0.1951℃的控温精度提高了89.7%。与传统PID控制算法相比,AWPID控制算法将超调从9.13%降低到1.5%,将稳定时间从41 s降低到30 s。稳定性测试表明,该温控系统能够在长时间内保持±0.02℃的控温精度,满足稳定性要求。该系统具有高精度、快速响应、高集成化、低成本的特点,为半导体激光器的复杂应用场景提供了高精度的温度保障。

用于紫外光谱仪的探测器温度控制系统

为了降低探测器的噪声与暗电流,使光谱仪的CMOS探测器能获得更准确的光谱曲线,设计了探测器温度控制系统。本系统核心采用基于现场可编程逻辑门阵列(FPGA)的增量式比例-积分-微分(PID)控制算法。在传统控制算法的基础上,增加了抗积分饱和控制,并且在PID算法的前端增加了对目标值的过渡过程。该系统在实现探测器温度变化速率可控的同时,也解决了超调过大的问题。多次整机环境实验结果表明:在轨环境温度条件下,40°C温差范围内该系统可以控制探测器以指定温变速率(4.5±0.05)°C/min达到任意温度;并且可在该温度下稳定工作;温度变化范围为±0.1°C。相比于传统模拟PID控制方法,其具有灵活度高,稳定性强等优点。当制冷到−10°C时,探测器的噪声得到了有效抑制。

电动舵机伺服控制器的设计与研究

以TMS320F2812 DSP为核心,永磁同步电动机+滚珠丝杠为作动执行机构,采用i d=0控制策略,结合空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术,完成对舵机系统的矢量控制。针对机械谐振、力矩耦合及电气参数波动等非线性因素的影响,采用结合模糊控制规则的抗积分饱和PID控制器。实验结果表明,该系统具有控制精度高、响应速度快和跟踪能力强等特点。

用于TDLAS甲烷检测的激光器电流驱动与温控系统

为了满足激光器在甲烷气体检测中对输出波长稳定的需求,自主设计以STM32F103RCT6为微处理器核心的电流驱动系统和温控系统,包括信号发生电路、滤波电路、温度采集与控制电路等,运用信号发生芯片生成锯齿扫频信号、正弦调制信号、直流偏置信号,把他们叠加作为激光器注入电流,同时对激光器整体构建二级制冷系统,通过温度和电流的调谐使激光器发出的波长在甲烷气体吸收峰1 653.72nm附近扫描,以使气体充分吸收。经验证,整个系统工作稳定,可持续工作时间超过36h,温度误差为±0.008℃,电流驱动误差≤0.09mA,波长误差在千分位,满足设计需求。

小型雷达伺服系统控制器的设计与研究

针对某地面雷达要求设备体积小、拆装方便、重量轻等特点,系统以单片机PIC18F2431为核心,以无刷直流电动机为伺服电机,提出软件伺服策略,构成全数字高精度伺服系统。考虑系统机械谐振、力矩耦合及电气参数波动等非线性不确定因素的影响,采用模糊规则和改进型抗积分饱和相结合的PID控制器。实验结果表明,该系统控制精度高、响应速度快,对体积和重量有严格限制的小型天线伺服系统的设计有重要参考价值。

基于STM32图像识别的板球系统的设计

针对板球系统结构复杂、设备昂贵的问题,设计了基于STM32F407处理器和数字CMOS摄像头的简易可靠的嵌入式板球系统。阐述了系统机械结构组成及控制系统原理详细说明,运用了嵌入式的高效小球识别图形处理算法。通过对系统特性的分析,采用模糊抗积分饱和PID控制算法进行控制。通过制作后测试,设计的机械结构稳定可靠,控制算法具有良好的鲁棒性。

基于DSP2407A的硬盘磁力轴承控制系统研究

介绍了硬盘磁力轴承的工作原理,并以TMS320LF2407A为核心设计了硬盘磁力轴承控制系统,重点介绍了数据采集电路和电源管理电路。控制规律采用抗积分饱和的PID控制,在Simulink环境下构建了控制系统模型,并进行了仿真研究。仿真结果表明,该控制系统控制效果良好。

基于数字信号处理器的钻机直流拖动系统控制器

随着电动钻机电控系统向着智能化、数字化和网络化发展,已有的钻机直流拖动系统控制技术不能满足钻机电控系统的发展要求。为此设计了以TMS320F2812为控制芯片、采用抗积分饱和PID控制技术、具有Profibus总线通信功能的钻机直流拖动系统控制器。重点阐述了控制器调速单元的硬件和软件设计,并进行了试验验证,该控制器能够提高钻机直流拖动系统的静态和动态性能。

具有积分限制的单神经元PID控制算法

提出了一种抗积分饱和的变参数PID单神经元二次性能寻优算法.在PID结构简单的基础上,兼有神经元自适应修正能力和二次性能寻优的特点,当积分出现饱和时,通过控制逻辑自动抑制偏差的积分,从而提高了变参数PID算法的鲁棒适应性.以某双轴发动机喷口为被控对象,对模型参数以50%的变化进行了控制性能的仿真.结果表明:变参数PID单神经元二次性能寻优算法具有较强的鲁棒稳定性和鲁棒性能,动态过程的最大超调量被抑制在5%以内,动态调节时间仅为0.6s.所提出的性能寻优PID算法可以满足航空发动机的控制需求.