基于改进麻雀搜索算法模糊PID控制器设计

为了提高无刷直流电机输出转速与转矩的平稳性,提出了一种通过时变惯性权重改进的麻雀搜索算法模糊PID控制器控制无刷直流电机。通过在Matlab/Simulink中对无刷直流电机进行控制仿真,仿真结果表明,时变惯性权重改进麻雀搜索算法模糊PID控制器控制无刷直流电机,其转速与转矩的平稳性符合要求,并且能够实时响应负载的变化。

基于模糊滑模控制器的机械臂自适应控制研究

为提高机械臂自适应控制精度,研究了基于模糊滑模控制器的机械臂自适应控制方法。通过设计干扰观测器,可以估计机械臂动力学模型内的外界干扰值;依据外界干扰值,对机械臂进行前馈补偿控制;以前馈补偿控制力矩为基础,设计模糊滑模控制器,完成机械臂自适应控制。实验结果表明,该方法可有效自适应控制机械臂,令机械臂各关节运行轨迹精准跟踪指定轨迹,且控制后的运行轨迹平滑,无抖动现象,即该方法可提升机械臂自适应控制精度与抗干扰性。

基于模糊终端滑模控制器的路径跟踪横向控制策略

为了解决智能车辆采用传统滑模控制器(SMC)时跟踪精度较差和稳定性欠佳的问题,提出了一种基于模糊终端滑模控制器(FTSMC)的路径跟踪横向控制策略.首先,建立了车辆二自由度动力学模型和路径跟踪误差模型,并采用改进的指数趋近律设计了终端滑模控制器(TSMC).其次,为解决SMC抖振问题,通过模糊逻辑在线优化指数趋近律中的边界层,并基于Lyapunov稳定性理论证明了控制系统的稳定性.最后,建立了Matlab/Simulink和Carsim联合仿真模型,验证了所提控制策略的有效性.结果表明,在低、高车速两种工况下,FTSMC的横向位移偏差最大值分别降低了14.4%和23.3%,横摆角偏差最大值分别降低了11.0%和18.9%,抖振现象得到了显著的抑制.

基于PSO优化的模糊控制器在选择性催化还原脱硝技术中的应用

工业领域常常会产生大量的NOx污染物,而选择性催化还原脱硝是一种常用于减少污染物排放的技术。该技术在应用过程中面临参数选择困难、稳定性差的问题,因此,需通过粒子群优化的模糊控制器来提高其性能。结果显示,仿真模型出口NOx浓度波动减少30%,氨气流量稳定,稳态与变负荷下控制效果更好,设定值与实际值偏差减少15%。该方法能提高脱硝效率,并能保持系统的稳定性。

模糊液位控制器及其仿真研究

采用机理建模和实验建模的方法建立水箱液位系统的数学模型;针对被控对象的特性,选择合适的量化因子、比例因子、采样时间、隶属度函数以及制定模糊控制规则,设计模糊控制器。本文设计“在线推理”方式的简单模糊控制器,用模糊控制器对PID的3个参数进行在线调整的PID参数自整定模糊控制器,引入模糊规则可调因子的自调整模糊控制器;最后,使用Matlab仿真软件对由上述3种控制器组成的水箱液位系统分别进行仿真,分析了模糊控制器的动态性能,并对比自调整模糊控制器和PID参数自整定模糊控制器与常规PID控制器的性能。仿真结果表明,自调整模糊控制器和PID参数自整定模糊控制器在动态性能、抗干扰性以及鲁棒性方面都比较好。

模糊PID控制器在电加热系统中的应用

电加热系统具有对温度控制精度要求高、调节时限要求短等特征和要求。针对目前传统控制算法精确度不足的问题,将模糊PID控制器应用到电加热系统中,在MATLAB/SIMULINK软件中搭建仿真环境,与常规PID控制器进行仿真比较。仿真结果证明,模糊PID控制器的超调量、飞升时间、调节时间等时域指标远优于传统的PID控制器,能够实现高性能、高精度的温度控制。

基于变论域模糊PID的金属热处理过程温度控制方法

为高效且安全地提取金属合金内的可用材质并分析其性能,利用变论域模糊PID技术,实现对热处理过程的温度控制。设定在金属规则状态不变的情况下,论域会随着偏差的缩减出现伸缩,即需要增添新的规则。若偏差率能够支持模糊量化取整,控制器的伸缩因子可能会陷入无法取值的情况。此时,通过二元函数分片双一次插值法计算伸缩因子,在临近分档之间填充新规则,确保伸缩因子取值的连续性。然后,在模糊PID控制过程中加入变论域,依靠控制器实现对金属热处理过程温度的控制。根据实验验证情况可知:该方法有效提高了控制效果,在应用该方法后,缩短了温度控制时间,在100s内就可以是加热温度到达拟定值。

爆胎车辆动力学分析及模糊PID控制优化策略研究

车辆通过控制系统提高行驶的稳定性,但在爆胎时容易导致车辆行驶失去稳定性,从而造成车辆发生侧翻现象。为改善车辆动力学控制系统输出效果,建立了车辆轮胎动力学模型。引用模糊比例-积分-微分(PID)控制器,给出了模糊PID控制器输出参数与误差和误差变化率的关系图。提出人群搜索算法,利用人群搜索算法迭代搜索原理对模糊PID控制器参数进行寻优。以车辆2种行驶路况为例,利用Matlab软件对爆胎车辆的稳定性进行仿真,比较和分析爆胎车辆优化控制系统的输出效果。结果显示:采用模糊PID控制系统,爆胎车辆产生的偏航角、俯仰角加速度和侧倾角加速度较大。采用人群搜索算法优化模糊PID控制系统,爆胎车辆产生的偏航角、俯仰角加速度和侧倾角加速度较小。爆胎车辆采用人群搜索算法优化后的模糊PID控制器,不仅响应速度快,而且行驶的稳定性较好。

基于鲸鱼优化算法的风力发电机组变桨模糊控制策略

由于风的变化性、随机性等因素,风电机组的输出功率处于不稳定的状态。当风速超过额定风速时,通过精确地调节桨距角,保证风电机组输出功率的稳定性。针对该问题,基于Matlab/Simulink仿真软件,搭建出风电机组变桨控制模型,设计了基于鲸鱼算法优化的模糊PID控制器。然而,模糊控制参数繁多,仅靠专家经验进行整定比较困难。因此,通过鲸鱼算法对模糊参数进行在线最优整定,很好地解决了风电机组的大滞后和非线性问题。通过对比分析PID控制器和模糊PID控制器的性能,仿真结果表明后者可以使功率快速趋于额定值,提高了系统的动态响应,并且可以精确调整桨距角。此外,模糊PID控制器最大限度减轻了变桨机构的疲劳,增加了风机的寿命。

永磁同步风力发电系统的最大功率跟踪模糊分数阶控制

在“双碳”背景下,风电作为零碳电力和新能源发电的主力军,在助力社会全面绿色低碳转型方面发挥了关键性作用。在保证发电稳定的前提下实现风能的最大化利用,提升风力发电系统发电量至为重要。文中针对永磁同一步风力发电系统的最大功率跟踪(maximum power point tracking, MPPT)问题进行研究。首先建立了永磁同步风力发电系统的机理仿真模型,用两电平双PWM全功率换流器连接风力发电机与电网。然后基于以上模型,分别设计了整数阶PI控制器、分数阶PI"控制器、模糊分数阶PP控制器以实现MPPT控制。最后对以上控制策略进行了仿真研究。结果表明,无论在阶跃风速还是随机风速下,模糊分数阶PU控制器相较于其他两种均具有更出色的MPPT性能与更强的鲁棒性。

基于模糊算法的双三相PMSM无传感器控制

针对现有高速情况下双三相永磁同步电机无传感器控制精度低,增益值固定的问题,提出一种提高精度同时可变换增益值的基于模糊离散型超螺旋滑模观测器。首先,对双三相永磁同步电机的数学模型与电流方程进行分析;其次,结合电流方程与超螺旋算法构建超螺旋滑模观测器并利用反向差分离散法进行离散化,同时加入模糊控制得到变换增益值,解决了超螺旋滑模观测器受固定增益值限制无法兼具收敛速度快和观测误差小的问题;最后,在MATLAB环境下搭建了仿真模型对所提算法进行验证,仿真结果表明了新型观测器精度高的同时也能够改变增益值从而快速收敛。

冗余机器人运动轨迹模糊PID控制优化与仿真研究

为了提高冗余机器人控制系统输出精度,设计了优化模糊比例-积分-微分(PID)控制系统,通过仿真验证控制系统的可行性。建立了冗余机器人的运动学模型,应用了模糊PID控制系统。研究改进粒子群算法,通过修改交叉算子和非线性动态惯性权重,提高粒子群算法的全局搜索能力。根据冗余机器人模糊PID控制优化流程,利用改进粒子群算法迭代搜索能力在线调整PID控制参数,使得进一步提高冗余机器人控制系统稳定性。在无干扰和有干扰条件下,利用Matlab软件对冗余机器人输出精度进行仿真实验。结果表明:在无干扰状况下,冗余机器人采用2种控制系统,其输出精度没有明显差别。在有干扰状况下,基于改进粒子群算法优化模糊PID控制系统,冗余机器人抗干扰能力增强,输出精度更高。冗余机器人采用改进粒子群算法优化后的模糊PID控制系统,可以得到更稳定的控制效果。

基于模糊PID控制的船闸闸门同步控制器设计与仿真

船闸是航道上的通航建筑物,其通过能力制约着航道的运输量,对控制系统进行技术改进是提升船舶过闸效率最行之有效的方法之一。模糊控制是通过建立规则库,并结合大量的实践及专家经验确定隶属度函数而建立的非精确调节模型。将模糊PID控制应用于双侧闸门变速跟随控制,利用开度仪的信号反馈扰动液压系统流量,从而调节闸门开启速度,形成闭环控制,并经仿真及现场功能测试。结果表明,该系统保障了控制系统的稳定性、可靠性、自适应性,闸门同步运行良好,船舶过闸稳定性及效率有明显改善。

模糊PI控制器与干扰观测器相结合的空间柔性机械臂的转动控制策略

为了减少外部干扰对空间柔性机械臂的系统误差,提高系统的控制精度,提出了一种模糊PI控制器与干扰观测器相结合的转动控制策略。首先,采用假设模态法和拉格朗日方法,建立了含有干扰力矩的空间柔性机械臂的初始动力学模型;其次,提出了分别忽略二维变形和忽略非线性项的2种简化动力学模型,并通过仿真分析对比2种简化模型的建模精度;第三,基于极点配置方法和模糊规则设计了模糊PI控制器,并基于系统的名义模型设计了干扰观测器;最后,通过仿真分析和地面物理样机实验验证了该方法的有效性。研究结果表明:忽略非线性项的简化模型与初始模型具有相似的建模精度,极大地降低了计算难度,能够代替初始模型进行控制系统的设计;模糊PI控制器与干扰观测器相结合的转动控制策略能够实时调整控制器参数,观测并补偿干扰力矩引起的系统误差,有效提高系统的控制精度。

基于模糊算法的汽车电池组系统降温控制

分析了锂离子电池的发热和传热机理,构建了动力电池组温度数学模型;选用的电池为A123-26650 LiFePO4电池,通过预处理过程建立了动力电池组中的任意一行中8个电池单体温度模型,并网格划分化;将预处理过程中建立数学模型导入到ANSYS软件;利用ANSYS对实际条件下电池发热进行仿真,并与Zuskausks实验相关方程进行比较,验证文中所建立的动力电池CFD模型可靠性;在恒定冷却液流速条件下,通过比较电池温度数学模型电池温度和CFD模型电池温度,验证了动力电池数学温度模型可作为控制器作用的仿真对象;设计自适应模糊PID控制器,通过Matlab/Simulink仿真试验验证该控制器能够很好控制电池温度至期望值,具有一定实际应用价值。

基于模糊神经PID的新型AUV控制研究

为了提高水下自主机器人(autonomous underwater vehicle,AUV)在海洋执行任务时对深度和航向控制的品质,以及它的抗干扰能力。本文提出了一种新的方法,即通过训练人工神经网络来改变模糊PID(proportional integral derivative)控制的模糊规则和隶属度函数,从而实现更加精确的模糊控制。最后将设计的模糊神经PID控制算法与建立的AUV动力模型相结合。为验证模糊神经PID控制器的有效性,将传统PID、模糊PID控制算法作为对比,同时,人为加入了干扰因素。通过MATLAB/Simulink仿真实验的验证发现,采用模糊神经PID控制器来控制AUV,可以获得更少的反应时间,更好的稳定性,以及更强的抗干扰性,而且控制效果远超其他控制方式。

基于模糊自适应串级PID控制器的仿生机器鱼位姿控制

为提高仿生机器鱼位姿的控制精度,针对串级PID控制器中固定的内环比例、积分、微分系数不能较好地适用于仿生机器鱼所面临的复杂水环境,且控制参数整定难度大等问题进行了研究。首先,在串级PID控制器的仿生机器鱼位姿控制的基础上,利用模糊控制实时调整串级PID控制器中内环的控制参数,提出基于模糊自适应串级PID控制器的仿生机器鱼位姿控制算法。然后,在多水下机器人协作控制系统平台下进行对比实验。实验结果表明,与串级PID控制器相比,模糊自适应串级PID控制器减少了仿生机器鱼到达目标位姿的时间,降低了位姿误差,验证了算法的有效性。

基于模糊逻辑控制器的通信端口流量控制仿真

5G移动通信输出端口的有效任务量取决于端口输入流量的速率和流量分配缓冲区大小,通信多端口并行流量过大会导致网络压力过大,流量偏小不利于数据的高效传输。因此,需要对多端口的并行流量实现合理控制。提出一种5G移动通信多端口并行流量控制方法。对5G移动通信多端口性能建模,根据性能优势对多端口各条链路流量完成并行分配。利用建立的模糊逻辑控制器获取每条链路的网络拥堵反馈情况,并通过模糊逻辑控制器判断是否需要丢弃或标记输入的违约流量信元,以此保证每条链路网络流量的畅通性,实现并行流量的控制。实验结果表明,研究方法下并行流量达到2500Mbs时,CPU占用率低于50%。当链路数不断增加时,研究方法的总端口平均带宽可保持在500M,以下,端口带宽最大利用率可达95%以上,平均时延低于20ms。

Smith预估模糊PID控制算法及其在粉末定量称重中的应用

针对上海科源电子科技有限公司研发的定量称重系统(由高精度抖粉装置与万分之一天平组成),在工作中因粉末密度、粉末流动性、颗粒大小、湿度、天平延时等因素造成的非线性和滞后等问题,采用Smith预估模糊PID控制器优化控制方法。首先通过理论分析,得出系统的传递函数,再构建Smith预估的模糊PID控制器,以适应系统的非线性、滞后等特性,最后将此算法代入MATLAB进行仿真并于实际系统中进行1 g定量抖粉实验。Smith预估模糊PID控制算法和传统PID算法的标准差分别为0.0020和0.0042,表明Smith预估模糊PID控制算法在实际环境中稳定性更好,能有效减小系统的称重误差。

基于模糊补偿的孤岛微电网分级协调控制策略

在孤岛微电网中,由于分布式发电单元受等效线路阻抗和本地负荷差异等因素的影响,其输出电压难以统一,导致与电压密切相关的无功功率出现分配偏差,进而产生无功环流,影响系统稳定性。为此,提出一种基于模糊补偿的分级控制策略,即在功率分配级中,利用动态一致性算法得到系统平均无功功率;在功率平衡级中,设计模糊控制器实时修改下垂控制的电压参考值,使各DG单元输出无功功率实现均分。本策略无需依赖全局通信,即可实现各分布式单元的信息共享,具有较高的可靠性和灵活性,且保持了各DG“即插即用”的特性。最后,利用Matlab/Simulink平台仿真验证了该新型控制策略的有效性。