基于线性二次型调节器与比例积分微分控制的步态轨迹跟踪研究与优化

老龄化或疾病导致下肢功能障碍的患者逐渐增多,传统的康复方式存在一定局限性,因此下肢康复机器人成为当前康复技术主流领域。为了在下肢康复设备轨迹追踪性能良好的同时保证患者使用时的安全性,本文设计了一种将线性二次型调节器(LQR)与比例积分微分(PID)控制相结合的控制算法。首先利用运动捕捉设备采集正常步态轨迹,然后在已搭建的足底驱动式踏板步态训练设备中,对步进伺服控制系统采用位置环–速度环–电流环三闭环的PID控制。求得系统数学模型后,使用LQR算法优化PID控制器各环反馈系数,然后将控制器部署至装置中,并进行了实验验证。实验验证了控制器的可行性与有效性,提升了康复设备追踪步态轨迹的性能。

大型电力系统励磁比例-积分-微分调节器的闭环优化方法

采用传统频域方法进行发电机比例–积分–微分(proportional integral differential,PID)励磁调节器的参数设计时只考虑本机组的运行,而忽视了电网的整体运行情况,且性能好坏取决于设计人员的经验。针对这种情况,提出了基于大型电力系统时域仿真曲线的励磁PID调节器闭环优化方法,既能综合考虑机组和电网的运行情况,又能克服传统设计过于依赖经验的不足。该方法使用时域积分性能指标来评价含有PID调节器的闭环电力系统的综合性能,运用Nelder-Mead单纯形方法来有效搜索最优的PID参数。在实际大型电网中的应用结果表明,该优化方法可有效提高大电网电压的动态调节能力,有很好的实际应用前景。

感应电机单神经元微分积分比例调节器

运用常规的控制方法很难使普通感应电机转子的速度或位置在任何时候都能自动、连续、准确地复现给定信号的变化规律．讨论了一种采用单神经元PID（比例－积分－微分）调节器来实现感应电机速度跟踪的方法．首先介绍了单神经元PID调节器的基本工作原理，然后构造了采用单神经元PID控制的感应电机调速系统的仿真模型，最后通过计算机仿真，对此种调节器在感应电机调速系统中的应用进行了分析，仿真结果验证了此调节器可使感应电机具有很高的跟踪性能，整个系统对参数变化不敏感，具有良好的自学习与自适应能力．

比例积分微分调节在炉温调节系统中的应用

分析炉温的自动调节过程,简述比例积分微分调节的概念以及它们在调节系统中所起的作用。

基于遗传算法比例积分微分控制器的铅冷快堆堆芯功率控制

比例积分微分(proportion integration differentiation,PID)控制器对堆芯功率控制过程存在适用性低的问题,而采用遗传算法(genetic algorithm,GA)整定PID控制器参数可以很好地解决此问题。为了实现铅冷快堆堆芯功率的有效控制,基于遗传算法PID控制器,结合堆芯状态空间模型,建立铅冷快堆堆芯功率控制系统,模拟堆芯反应性和堆芯进口温度扰动下系统的响应情况,并与PID控制器的控制结果进行比较。结果表明,外界存在扰动时,引入控制器可使堆芯达到稳定状态,与初始状态偏离较小,且遗传算法PID控制器的控制效果比PID控制器更为显著。

比例-积分-微分压力控制的放电雾化烧蚀磨削加工方法

为了提高电火花放电雾化烧蚀加工效率,以烧结金刚石材料作为加工电极,利用金刚石颗粒的磨削作用实现了高效雾化烧蚀与机械磨削的复合加工.其中,通过测量加工过程中金刚石颗粒与工件之间的机械磨削作用力,实现了基于压力信号检测的伺服控制,以保证金刚石颗粒的磨削作用,并采用反比例、模糊和比例-积分-微分(PID)压力控制方法来维持加工过程中的压力稳定性.同时,以高强钢Q420C为加工对象进行了3组加工效率对比试验.结果表明:采用PID压力控制方法,在30min的加工时间内所得加工深度可达14.5mm,最大压力在1.0N以内,其加工效率和加工稳定性优于其他2种控制方法.

基于模糊神经比例微分积分的静变电源控制

针对静变电源模糊比例微分积分(模糊PID)控制隶属度和控制规则一旦确定后无法更改等不足,为提高静变电源输出电压的质量,提出以模糊神经比例微分积分(模糊神经PID)控制代替模糊PID控制。利用神经网络自学习的特点完善和调整模糊逻辑规则,并与PID稳态控制性能的优势相结合,实时地对静变电源电压控制量进行调整。仿真结果表明,模糊神经PID控制系统具有良好的鲁棒性和自适应能力,对干扰也有较好的抑制效果,解决了模糊PID控制器在静变电源控制中的精度不太高、自适应能力有限的难题,满足了静变电源输出的要求。

区间比例积分微分控制器理论在制导炸弹控制系统设计中的应用

应用区间多项式及区间系统比例积分微分控制器 (PID)设计理论 ,给出了一种飞行控制系统PID控制器设计方法。该方法同时考虑稳定性指标和时域性能指标。首先求出PID控制器的所有稳定参数集 ,再在该集上得出满足时域性能指标的PID控制器参数区域。只需设计一组控制器参数 ,就可具有较强的适应被控对象参数变化的能力。理论分析和仿真试验结果表明了该方法的可行性。

基于模糊比例积分微分算法的汽车半主动悬架振动分析

为提高汽车的平顺性和舒适性,针对半主动悬架系统,建立1/4车辆简化模型,引入模糊控制策略,结合比例积分微分(proportion integration differentiation,PID)控制以解决悬架运动过程中PID控制器参数不可变而引起的控制效果不理想等问题。并通过软件进行仿真分析,同时在相同参数下与单纯由PID算法控制的悬架以及被动悬架进行对比分析。仿真结果表明,基于模糊PID算法的半主动悬架能够更加出色地应对道路不平对汽车所造成的冲击,降低垂向振动,提高车辆驾驶稳定性。

引入PID反馈的SHAEKF算法估算电池SOC

电池荷电状态(SOC)的估算精度是电动汽车电池组的重要指标。为提升SOC估算精度,在融合Sage-Husa扩展卡尔曼滤波(SHEKF)算法与自适应扩展卡尔曼滤波(AEKF)算法的基础上,增加比例积分微分(PID)反馈环节,形成改进算法。采用粒子群优化(PSO)算法对二阶RC等效电路模型进行参数辨识;用开源电池数据集对模型和算法进行实验和分析。改进的SHAEKF算法在电池动态应力测试(DST)、北京动态应力测试(BJDST)和美国联邦城市驾驶(FUDS)等工况下的平均估计误差都在1%以内,与单纯的融合算法SHAEKF算法相比,最大误差可减小5%。

基于金豺优化PID的直流电机调速控制系统

针对传统直流(DC)有刷电机调速系统适应性不强、抗干扰能力和稳健性差等缺点,设计了基于金豺算法优化比例-积分-微分(PID)的直流有刷电机控制系统.在建立电机数学模型的基础上,将金豺优化(GJO)算法应用于PID参数整定,实现对电机的控制,并分别与传统试凑法、反向传播(BP)-PID算法和麻雀算法(SSA)-PID进行对比.仿真结果表明:所设计的控制算法在调节时间上减少了12 ms,超调量降低了3.689%,受到干扰后的调节时间减少了17 ms,表现出更快的调节转速、更强的抗干扰能力和更好的稳健性,为直流有刷电机调速控制提供了一种有效的方案.

剖面浮标变体积油囊式浮力调节系统设计

为精准控制剖面浮标的垂向运动,提出一种可精确控制油量的变体积油囊式浮力调节系统,包含外油囊、增压油箱、密封性能良好的电磁球阀和可调节转速的液压泵等组件。采用拉线位移传感器实时采集增压油箱液面位置实现油量监控,并对外油囊体积进行高精度闭环反馈控制;设计极低泄漏量的液压系统,实现系统在待机状态下浮力保持长期稳定。为精确控制浮力调节系统,构建控制系统数学模型,引入比例积分微分(Proportional Integral Differential,PID)控制算法,并采用Simulink进行稳定性仿真。试验结果表明,系统可实现浮力精确控制,最大超调量低于1%,稳定性与响应速度均符合预期,验证了控制策略的可靠性。

模糊反馈增量式比例积分微分油气悬架控制

为了提升工程车辆的行驶平稳性,以工程车辆油气悬架为研究对象,以车身加速度为主要优化目标,设计了基于模糊反馈的增量式比例积分微分(proportional-integral-derivative,PID)油气悬架控制系统。对被动悬架,增量式PID和模糊反馈增量式PID控制器进行仿真,对车身垂向加速度、车轮动载荷、悬架动挠度和控制力4个指标进行分析。选取C级路面和车辆行驶速度作为油气悬架系统输入激励,在降低车身垂直加速度的前提下,着重解决增量式PID控制器存在的问题。仿真结果表明,与传统被动悬架系统相比,基于模糊反馈的增量式PID控制油气悬架系统的车身垂向加速度的均方根值降低52%、悬架动挠度降低24%、车轮动载荷降低了44%。与增量式PID相比,悬架动挠度降低了69%,且基于模糊反馈的增量式PID控制器相比较于传统增量式PID控制器其输出控制力降低了86%。因此可以证明,基于模糊反馈的增量式PID控制器,不仅可以提升油气悬架系统综合动态性能,对改善车辆行驶的平顺性和操作稳定性,具有较好的应用前景,且其在经济性和环保性方面同样更具优势。

基于改进PID-LQR的导弹稳定控制方法研究

导弹稳定控制系统是提高导弹制导性能的关键技术之一,一直以来都是研究的热点和重点。以导弹纵向平面为例,建立了导弹稳定控制的状态空间模型,推导了LQR控制算法,在传统LQR方法的基础上,结合PID算法提出了一种改进的PID-LQR导弹稳定控制方法。通过仿真分析,比较了所提方法和传统LQR方法、改进LQR方法、模糊PID-LQR方法的控制性能,并对建立的导弹模型参数进行了拉偏试验,仿真结果表明所提出的方法优于其他3种方法,具有良好的控制性能和鲁棒性。

基于模糊PID的打磨头角度控制策略研究

在进行风电机组叶片表面打磨工序时,需要控制打磨头的径向与叶片表面保持垂直。对打磨头的角度调整问题进行分析和研究,通过分析打磨头的结构构成与运动轨迹,建立打磨头伺服系统的数学模型。基于角度变化引起的重力转矩补偿量,提出一种模糊比例-积分-微分(Proportion-Integral-Differential,PID)的角度伺服控制系统。Simulink仿真验证结果表明,重力补偿后模糊PID控制方法的打磨头伺服系统响应速度更快、误差更小,能够较好地调整打磨头的角度。

基于遗传算法整定驱动参数的水力发电机PID控制

为了弥补PID控制容易出现超调的现场,设计了一种基于遗传算法整定驱动参数的水力发电机PID控制方法。从正弦信号方面对水力发电机开展进给测试,促进了跟随性能的显著提升。研究结果表明:遗传算法整定方案在迭代到37次时达到收敛,幅频特性表明系统获得了理想响应性能。采用遗传算法整定驱动参数后获得更低跟随误差,表现出了更优的跟随性能。正弦信号下遗传算法参数整定时达到了更低跟随误差,表现出了更优的跟随性能。绝对误差极值降低35.5%,绝对误差积分降低50.1%。该研究有助于提高水力发电机控制稳定性,也可适用于其它的机械传动机构。

基于自适应PID算法的变频器节能控制系统设计

在当前的电气应用中,变频器控制系统应用广泛,但面临的挑战也愈发明显。特别是在能耗管理方面,由于其缺乏智能调控频段能耗的能力,系统整体能耗偏高。为此,文章提出基于自适应比例-积分-微分(Proportional Integral Derivative,PID)算法的变频器节能控制系统设计。构建以微处理器为核心的变频器节能控制结构,将神经网络与PID控制器相结合,构造自适应PID控制器。结合变频器节能控制结构的能耗计算与反馈,通过自适应调节权值系数完成变频系数调整,降低各频段能耗,实现变频器节能控制研究。实验结果显示,该系统节能效果显著,能耗最高仅为20 J,且相较于对比文献,该系统运行稳定,运行时间短,为变频器节能控制运行提供了保障。

激光导向伺服系统中满意PID调节器的LMI设计

利用带有图像处理功能的小型激光导向伺服系统 ,可以大大降低目标坐标测定仪操作手跟踪动态飞行目标的操作难度 ,从而提高激光回波率。与经典的矩阵分解方法不同 ,本文以线性矩阵不等式方法 ,研究了激光导向伺服系统的满意PID调节器设计问题。首先从约束指标的相容性出发 ,给出满足与给定圆形极点约束相容的输出方差的取值范围。然后 ,在此取值范围内 ,得到了求取同时满足上述两种约束的PID调节器参数的方法。靶场试验结果证明了其有效性。

PID调节器的仿真研究

本文用一实例通过MATLAB仿真实验 ,研究了比例控制 ;比例积分控制 ;比例微分控制对系统控制的影响。从而阐述PID的控制规律。

发动机可变气门正时阀的微分先行的PID控制算法

为优化发动机可变气门正时(VVT)阀原有的控制,提出了微分先行的比例积分微分(PID)控制算法。分析了VVT阀的工作原理与机械结构,测定了VVT阀的关键参数。建立了数学模型与Simulink仿真模型,借助于Matlab/Simulink平台。用实机平台与仿真平台,验证所提出的控制算法。结果表明:在VVT阀控制中,面对目标期望值的波动,与传统PID算法相比,在阶跃测试时,微分先行PID算法超调量降低0.8%,静态误差降低0.15%;在追踪测试时,其超调量降低1%,静态误差降低0.15%。因此,本算法完成了对VVT阀的优化控制。