基于改进粒子群优化算法的比例—积分—微分控制器

粒子群优化算法自1995年问世以来得到了很大的发展,简要阐述了粒子群优化算法的基本原理,并提出了根据改进该算法而构成的比例—积分—微分控制器。比例—积分—微分控制器的3个参数可以得以优化。该控制器具有结构简单,易于实现,鲁棒性好的特点,仿真结果表明基于改进粒子群优化算法的比例—积分—微分控制器具有良好的性能。

用于食品冷冻温度控制的模糊控制系统设计

目的:提高食品进入冷冻隧道的速度控制回路和温度控制回路的设定值调整能力。方法:对传送带速度和温度控制回路进行了单独处理,设计用于食品冷冻温度控制的模糊控制系统。该控制系统包括用于食品传送带滚子转速的比例—积分—微分控制器、用于冷冻隧道温度调节的比例—积分控制器,并采用Takagi-Sugeno模糊控制器来设定温度调节比例—积分控制器的温度设定点。结果:待冷冻食品的质量流量从650 kg/h增加到700 kg/h、驱动辊的转速从1.62 r/min增加到1.75 r/min时,最终食品温度可快速恢复到约-18℃;食品入口发生+5℃的温度干扰时,模糊控制器动作,从而将食品的出口温度保持在预期值-18℃附近。结论:所设计的控制系统通过选择允许快速响应和相对较低超调的系统参数,可实现输出变量的值不会在设定值附近出现大幅波动。

孤岛运行微电网中模糊PID下垂控制器设计

针对微电网孤岛运行时分布式电源(DG)所采用的传统电压/频率下垂控制方法的不足,提出了一种具有比例—积分—微分(PID)结构的改进下垂控制方法,并根据电压和频率的变化,使用模糊推理技术来优化相应参数;设计了一种自适应模糊PID下垂控制器,以进一步有效减小微电网孤岛运行时由于扰动所造成的电压/频率振荡。通过仿真计算验证了所提出的模糊PID下垂控制器设计的正确性和有效性。

电动汽车磁悬浮飞轮电池储能系统设计

为了提高电动汽车动力蓄电池能效,增加电动汽车的启动功率,设计了一种电动汽车用五自由度主动悬浮控制的磁悬浮飞轮电池储能系统,阐述了系统的悬浮控制原理,并结合一种数字比例—积分—微分(PID)控制算法建立了该磁悬浮飞轮径向单自由度传递函数。仿真分析了该传递函数的频谱特性及飞轮转子的运动轨迹曲线,实现了对磁悬浮飞轮电池样机30 000r/min的旋转实验。实验结果表明:该磁悬浮飞轮转子可以高速稳定旋转,具有良好的储能能力;可以辅助电动汽车原动力蓄电池工作,有助于提高原动力电池的充放电性能以及延长原动力蓄电池的使用寿命。

航空发动机叶片砂带抛光力的干扰观测补偿控制

为提高叶片尺寸精度及表面质量,针对气体的可压缩性、阀的死区效应、阀的流量非线性、气缸摩擦力和测量噪声等干扰因素对叶片抛光力控制精度的影响,提出了一种基于干扰观测器的反向传播神经网络比例—积分—微分控制方法。该方法通过构造干扰观测器来预测抛光力气动控制系统中的非线性干扰,并在控制中引入等效的补偿来抑制干扰,同时利用反向传播神经网络控制算法对比例—积分—微分控制参数进行在线自适应整定。仿真分析和实验结果表明,基于干扰观测器的反向传播神经网络比例—积分—微分控制器具有控制精度高、鲁棒性强、抑制干扰能力强等优点,能够提高叶片型面尺寸精度和表面一致性、降低表面粗糙度、减小残余应力并提高抛光效率。

双闭环直流调速系统模糊PID控制研究

针对电压和负载扰动导致传统PID控制双闭环直流调速系统性能下降的问题,提出一种模糊PID控制方法。控制方法根据调速系统的转速偏差e和偏差变化率ec,经过模糊逻辑推理,动态自适应调整PID控制器的三个参数,能够有效提高系统抗扰动能力。为了对两种控制方法的性能进行比较分析,文中对系统在理想空载状态、负载扰动和电压波动三种情况下进行仿真实验。结果表明两种控制方法在理想空载状态下的稳态性能基本相同。在负载扰动和电压波动的情况下,本方法能使系统更快恢复到平衡状态,且具有更小的转速降。因此,本控制方法能够保证系统具有较好的动态性能和抗扰性能。

基于模糊控制的位置精度补偿方法

针对半闭环伺服系统在使用过程中,由于机械传动系统劣化而导致的位置精度降低、动态响应特性下降的现象,提出了基于模糊控制的位置精度补偿方法。以测量得到的小样本位置误差数据为源数据,利用支持向量机对位置误差进行劣化建模,实现对位置误差的预测,并将位置误差预测值用于伺服系统的误差补偿。利用模糊比例—积分—微分控制器控制能有效改善系统动态响应的特性,通过改进模糊控制规则,使模糊控制与位置误差预测补偿有效结合,提高伺服系统位置精度和动态响应特性。

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。

一阶系统预测PID控制器鲁棒稳定性分析

针对基于DCS预测PID的控制系统,利用Kharitonov定理和边缘理论分析其在参数不确定情况下输入/输出鲁棒稳定性。具体对一阶加纯滞后对象给出了系统保持稳定的最大过程参数区间。仿真结果表明,当过程参数偏离标称值时,该方法能使系统保持很好的鲁棒稳定性。

面成型光固化树脂温度与液位控制系统设计

阐述了针对面曝光快速成型技术的基于Atmega 2560单片机的树脂温度控制和液位控制系统的组成。阐述了温控系统和液位系统的硬件组成,分别介绍了测温测距传感器以及四位数码管、液晶显示屏(LCD)的工作原理及相关接口电路设计。阐述了系统主程序设计流程,以及温控子系统程序和液位测量子系统程序流程。通过串口图形显示工具,观察对比不同调节参数下的温度曲线,对温控系统的比例—积分—微分(PID)控制算法进行了参数整定,确定了合适的PID系数,并在单片机系统中实现了控制算法,温度偏差±0. 35℃。同时,通过串口显示工具实时显示了液位变化时的蠕动泵转动状态,实现了液位控制算法,将制件过程中的液位波动始终保持在0. 15 mm以下。表明了前述控制系统设计的合理性和有效性。

四旋翼飞行器建模及其运动控制

针对四旋翼飞行器是一个欠驱动、强耦合、非线性系统,提出了运用反步法解决系统非线性问题,达到对飞行器快速、准确、稳定控制目的。研究了以反步法作为非线性设计工具对飞行器控制系统的设计问题,将飞行控制系统分为内外环2个子系统。建立四旋翼飞行器动力学及运动学方程,并对数学模型进行适当简化。利用反步法求解飞行器内环姿态控制律,实现对目标姿态角的稳定控制;利用比例—积分—微分(PID)作为飞行器外环位置控制律,实现对目标位置的稳定控制。搭建飞行器系统模型,进行Matlab/Simulink仿真实验,结果表明:在小角度飞行和悬停状态下,飞行器的位置与姿态精度得到了有效控制,验证了数学模型与控制律设计的准确性。

基于YOLOv3和Deep SORT的草原牛跟踪系统

设计了一种基于深度学习算法的草原牛跟踪系统。融合YOLOv3目标检测算法与Deep SORT目标跟踪算法实现对草原牛的检测跟踪,结合比例—积分—微分(PID)算法控制云台(PTZ)摄像头稳定跟随草原牛转动。在内蒙古苏尼特左旗牧场进行现场实验测试,实验结果表明:系统运行稳定,对草原牛检测准确率较高,跟踪效果较好,可以实现未检测到草原牛时自动巡航、对多只草原牛自动跟踪、以及指定跟踪单只草原牛的功能。

基于模糊PID的点胶阀温度控制系统设计

为了降低喷射点胶阀中胶液的温度波动,设计了一种模糊比例—积分—微分(PID)温度控制器。以STM32为主控制器,搭建了硬件系统。在点胶阀上与经典PID系统进行了对比实验,实验结果表明:模糊PID温控系统有更好的抗干扰能力,在受到同样的扰动后,其温度波动比经典PID更小,最终温度波动在±0.5℃以内。

基于Levy-SSA的分数阶PID控制方法

为提高分数阶比例—积分—微分(PID)参数选择的准确度,提出一种基于莱维麻雀搜索算法(Levy-SSA)的分数阶PID参数整定方法。针对原始麻雀搜索算法(SSA)随迭代进行过程中搜索范围逐渐减小而导致迭代收敛速度慢以及易早熟的问题,本文提出一种利用全局最优解对原始发现者粒子更新方式进行改进的方法。为减小算法陷入局部解的概率,本文利用Levy随机步长特性对预警者粒子更新方式进行了改进。最后,对基于Levy-SSA的分数阶PID控制方法进行了实验验证,通过对比,验证了所提方法的有效性与优越性。

智能双车车距控制算法与优化策略

针对传统的车速与车距控制算法难以满足智能车竞赛双车追逐组别比赛要求的问题,提出一种速度距离双闭环控制策略,采用改进的模糊控制算法和增量式比例—积分—微分(PID)算法相结合,对速度和车距进行控制。实验结果表明:该算法及控制策略对双车车距的控制非常有效,在保证完成双车超车任务下,在行驶运动中仍可保持合适车距,适合性很强。

OPGW用行星式成缆机的自动控制系统

在简介OPGW生产线成缆设备组成和工艺要求的基础上,叙述了OPGW生产线成缆设备的几个重要环节及其实现方法——PID(比例-积分-微分)算法和MPI(多端口接口)网络。

基于模糊自适应PID的温度控制系统

将传统PID控制技术与有着广泛应用的模糊控制技术相结合,设计了一种模糊自适应PID控制器,并实现了基于PLC的自适应模糊PID温度控制系统,该控制系统具有模糊控制的简单、有效的非线性控制作用,稳定性好,有较强的鲁棒性.

抽水蓄能机组空载工况分数阶PID调节控制

抽水蓄能机组运行在低水头空载工况易进入"S"特性区域,进而引起机组频率大范围波动和运行不稳定。针对传统比例—积分—微分(PID)控制在低水头空载工况下不能较好地调节抽水蓄能机组频率波动的不足,基于全特性曲线对数曲线投影变换的水泵水轮机数学模型,提出了适用于抽水蓄能机组低水头空载工况运行的分数阶PID(FOPID)调节系统模型,并运用粒子群优化算法优化FOPID控制参数,重点讨论了FOPID控制在低水头空载开机和空载频率扰动时的应用。仿真分析表明:相较于传统PID控制,FOPID控制使得低水头空载运行时机组频率和导叶开度的过渡过程有了明显的改进,提高了抽水蓄能机组调节系统的速动性与稳定性。

分布式工作流中的自适应实时任务调度方法

为提高分布式工作流中实时任务的调度效率,提出了一种基于比例—积分—微分控制的自适应任务调度方法。该方法采用基于动态关键路径的任务分配策略把任务分配到不同的流程引擎上,并通过任务调度器对任务进行调度。任务调度器根据准入控制器和比例—积分—微分控制器的计算结果,采用弹簧算法调整流程引擎中实时任务的各项参数,以便让流程引擎处理尽可能多的任务。此外,为了防止系统的瞬时过载,自适应任务调度方法采用了准入控制策略。该策略根据系统当前的负载情况实时对进入系统的任务数量进行控制,保证了系统的稳定运行。

基于云平台的温室大棚管理系统

针对国内温室大棚监测系统存在监测不全面、智能化程度不高等问题,在现有温棚技术的基础上,提出了一种基于云平台的温室大棚管理系统。依托STM32F103RCT6硬件平台,通过采集端的传感器和摄像头实时监测温棚内部环境数据,将监测结果通过4G模组ML302发送至OneNet云平台,农户可通过App客户端随时随地查看温棚内环境状况。当温棚内环境出现异常,可通过比例—积分—微分(PID)算法控制执行端设备的方式对温棚内各项环境数据进行自动调节,必要时可通过客户端手动调节,从而满足大棚农作物生长所需的各项环境要求。