数控切削性能的Fuzzy-PID控制算法的设计与仿真

随着零件加工精度的日益提高及外界干扰因素的不断增加,传统PID控制的数控加工过程已不能满足目前切削性能的需求,如何使数控机床在加工中仍然保持优越的切削性能是目前制造领域研究的热点问题之一。根据数控切削加工系统的组成结构,建立了切削系统的数学模型。通过分析单位阶跃响应的误差曲线,归纳了PID参数自调整的模糊规则,并完成了一套与切削系统相匹配的Fuzzy-PID算法的设计。经动态性能、抗干扰性能和鲁棒性能的仿真实验分析,结果表明与传统PID算法相比,Fuzzy-PID算法应用于切削系统中具有更良好的品质。

基于Fuzzy-PID控制算法的匀速升温控制系统

本文结合匀速升温控制系统的特点,为提高控制精度,将Fuzzy-PID算法应用于电阻炉温度控制系统,当误差较大时采用模糊控制,误差较小时采用模糊PID控制,本文还阐述了Fuzzy-PID控制器设计、硬件构成和软件设计,该系统到目前为止现场运行效果良好.

基于物联网的灌溉系统定量控制算法设计研究

精量节水灌溉成为农业生产发展的关键技术。为此,基于硬地育秧过程对土壤水分的精准化控制需求,设计了一种定量灌溉控制系统。同时,根据育秧过程中的土壤需水状况监测结果,设计定量灌溉控制算法,对育秧过程中的水分状况进行预警,实现了精准化灌溉控制。

基于RTCP控制算法的叶片加工六轴砂带磨床优化设计

基于叶片型面磨削工艺参数及工艺过程确定机床各坐标轴运动性能和磨削接触压力,进行叶片加工砂带磨床优化设计和频率分析。采用RTCP算法和传动链独立的算法结构模式,建立转轴数学模型、工件传动链算法库以及刀具传动链算法库。对设计的机床伺服速度进行测试,优化机床结构薄弱环节,满足叶片型面及全特征型面磨削要求。通过有限元分析研究X,Y,Z轴的变形量,计算六轴砂带磨床1阶~6阶的固有振动频率,并进行分析和优化,提高了叶片磨削的轮廓精度,加工经济效益显著。

永磁同步电机执行机构新型控制算法研究

电机执行机构应用于断路器中,具有结构简单、动作分散小、可控性强等优点,为实现断路器开关触头对预设参考曲线的跟随提供可能。传统的控制方式参数固定无法根据断路器开关触头运动过程进行参数调整,跟随性差;智能控制算法计算复杂,影响控制系统快速性,且工程上极难实现。提出一种分段式伪微分控制策略,该控制策略避免了被控变量的直接微分,具有快速动态响应和抗干扰能力,同时,根据环境分段式赋予控制系统参数,保证了跟随精度。建立该控制策略模型进行仿真分析,并研制126 kV断路器电机执行机构控制系统以试验验证,仿真及试验结果均表明了该控制策略的有效性。

通信系统中的自适应控制算法设计分析

阐述电子与通信系统中的自适应控制算法设计和分析,对重要性、设计方法、稳定性和性能进行全面介绍。其强大的适应性和灵活性使得系统能够实时调整其行为,以适应环境变化。

无线传感器网络的分簇拓扑控制算法研究

在层次型分簇拓扑控制算法的基础上,提出非均匀分簇EBUC的拓扑控制算法,建立无线传感网络内的多个非均匀节点簇,设置靠近基站的簇规模更小、远离基站的簇规模更大,同时合理选择簇首节点、设置节点非均匀竞争半径,采取簇间多跳路由机制,使能量水平较高的节点选择基站附近能量高的节点进行数据转发,以最大程度节省网络能量、延长网络生命期。仿真实验表明,相比于其他算法而言,分簇拓扑控制算法的节点簇拓扑稳定性、能耗均衡性更加优秀。

变形镜及其控制算法研究进展

【目的】变形镜(DM)是自适应光学系统中实现波前校正的关键器件,其性能直接决定了系统的波前畸变校正能力。通过研究DM及其控制算法,可以不断改进自适应光学系统的校正能力。该研究一方面可以提高DM的精度和响应速度,使其更好地校正各种复杂的波前畸变,另一方面,可以改进控制算法,提高校正的效率和准确性。这些都将直接影响到自适应光学系统的成像质量和性能,因此,研究DM及其控制算法对于改进自适应光学系统的校正能力、扩展应用领域以及提升成像质量和性能具有重要意义。【方法】文章旨在梳理国内外关于DM及其控制算法的研究进展,分析不同的控制算法对波前畸变的校正精度,为自适应光学的发展奠定基础。首先以几种典型的DM为例,对DM的建模以及对分离促动器DM、拼接子DM、薄膜DM、双压电DM、微机电系统(MEMS)DM和音圈DM的结构及工作原理进行了详细介绍。接着分析了基于Prandtl-Ishlinskii(PI)迟滞模型的控制算法、解耦控制算法和稀疏采样控制算法等几种控制算法。【结果】文章总结了西安理工大学在该领域所做的工作,最后指出了未来在该领域的技术突破和改进方向。【结论】DM及其控制算法的研究为自适应光学的发展奠定了基础,使其应用于更多的领域,进一步提高自适应光学系统的性能。这将有助于改善成像质量,推动自适应光学技术的发展。

航行控制算法的智能评估架构设计

控制算法测试验证评估是确保智能船舶航行性能可靠性和安全性的关键。本文梳理了国内外智能评估技术的发展现状,以Transas船舶航行模拟器为船舶智能航行虚拟测试平台,进行航行控制算法测试评估。根据船舶直线段和弯曲段航行特征建立评估指标,提出航行控制算法智能评估系统的设计思路、框架结构和构建流程,初步建立虚拟仿真测试下的船舶航行控制算法智能评估体系,指出该智能评估系统所涉及的关键技术。基于以上研究,对船舶航行控制算法虚拟测试评估技术和未来改进方向进行总结。

管路脉动噪声前馈主动控制算法优化

噪声主动控制技术通过传感器采集噪声源信号作为输入,自适应算法输出信号驱动作动器抵消原有噪声,控制效果很大程度上取决于控制算法的性能。目前对于液体管路脉动主动控制的相关研究较少,需设计一种适用液体管路脉动噪声主动控制的算法。对传统宽带前馈FxLMS算法原理进行分析,针对管路脉动噪声低频线谱特征,设计线谱频率追踪算法进行峰值频率提取控制;对于作动器对参考信号造成的耦合干扰,设计声反馈补偿算法消除。设计试验将传统算法和优化后算法的脉动衰减效果进行对比,结果表明优化算法对不同频率的脉动线谱都具有衰减效果,相比宽带前馈算法提升约2 dB的脉动衰减量。

火箭游动发动机的增益伺服控制算法

现役火箭游动发动机配套的电液伺服机构具有结构高集成化、大摆角行程的特点,其与发动机组成的推力矢量控制系统具有较大非线性,传统的控制方法容易出现大摆角下发散抖动现象。为解决上述问题,同时满足火箭对推力矢量系统的快速性要求,提高系统可靠性,建立其推力矢量伺服控制模型,分析出易抖动的原因,并提出了变增益PID与陷波函数补偿的复合数字控制方法。仿真与试验结果均表明,该控制方法有效地抑制了电液伺服机构的非线性因素对系统稳定性的影响,最小稳定裕度提高5~7 dB。

基于室外温度变化的建筑供热节能控制算法效果分析

对青岛市某购物中心间接连接供热系统的运行数据进行节能诊断分析。针对系统存在的供热量与所需热负荷不匹配的问题,建立系统热平衡数学模型及TRNSYS仿真模型。仿真模型TRNSYS与计算数学模型的计算室温与耗热量误差控制在1.5%以内,优化控制算法为水泵根据气候补偿变频。所提出的基于室外温度变化的建筑供热节能控制算法是采用气候补偿实现动态变频调节的,通过调节系统一次侧循环水泵的流量,改变二次侧供水温度,更好地适应由于室外温度不同造成的建筑热负荷不同。结果表明一周内优化控制带来的用能减少量为7.2%,供暖季内优化控制策略带来总用能量减少16.2%,其中营业期节能量减少26.0%,非营业期减少5.4%。

储能型风电机组二次调频的运行策略与控制算法研究

近年来,风能等新能源发展迅猛,风电装机量和发电量增长迅速。在新型电力系统中,风电需要参与系统频率调节已经成为业界共识。本文详细研究了储能型风电机组的二次调频技术,包括其运行策略和控制算法。首先,本文介绍了储能型风电机组二次调频技术的定义、原理和分类,然后探讨了其运行策略。接着在进行深入研究了三种控制算法,PID控制算法、滑模控制算法、模糊控制算法。最后本文探讨了储能型风电机组二次调频技术的应用场景及优势。

自适应光学系统迭代控制算法超参数优化

无波前探测自适应光学系统中,选择合适的超参数是迭代控制算法达到最佳性能的关键。现有的迭代控制算法的超参数设置一般采用遍历法,这种方法虽然容易理解和实现,但计算量大、耗时较长,同时也可能因为找到一个局部最优值而错过全局最优值。本文采用贝叶斯优化方法,选择适合自适应光学系统迭代控制算法的超参数。分别以常用的随机并行梯度下降算法(stochastic parallel gradient descent algorithm,SPGD)、Momentum-SPGD和CoolMomentum-SPGD控制算法为例,对比分析采用遍历法和贝叶斯优化方法选择超参数的控制算法的校正效果。结果表明,采用贝叶斯优化方法进行超参数选择优势明显。对于SPGD控制算法,取得相同收敛效果时,贝叶斯优化方法所需样本实例数量是遍历法的10%;对于Momentum-SPGD和CoolMomentum-SPGD控制算法,贝叶斯优化方法所需样本实例数量分别是遍历法的7%和9%。研究结果可为自适应光学系统迭代控制算法的实际应用提供超参数设置理论基础。

四火箭助推无人机起飞与降落控制算法

固定翼无人机起降过程对场地要求高,这限制了其应用与发展。为此,提出四火箭助推无人机实现短距离起降的方案,并对火箭助推无人机起降控制算法进行研究。设计火箭助推无人机起降过程的控制策略;建立无人机气动力、助推火箭作用力、发动机推力及控制律数学模型,构建无人机起降过程的动力学方程;设计一种基于PID控制的控制算法,控制目标无人机在各种干扰环境下安全稳定地完成起降过程;利用MATLAB软件编程进行仿真计算,并通过对比仿真结果与试飞结果,来验证该控制算法的有效性。结果表明:所设计的控制算法及控制律满足目标无人机起降过程的控制要求。

列车自主控制系统在道岔安全区域的控制算法

[目的]与现有CBTC(基于通信的列车自动控制)系统控制机理不同,列车自主控制系统通过直接控制轨旁资源实现列车自主运行。为了提高道岔区段的运行效率,需研究列车自主控制系统在道岔区段的控制算法,采用颗粒度更小的道岔安全区域作为列车自主控制系统的控制资源。[方法]列车自主控制系统的控制算法将轨道区段视为共享资源,道岔安全区域单独分配给列车使用。对单开道岔区段和交叉道岔区段场景下的列车自主控制系统和CBTC系统进行了对比分析,并采用真实列车控制系统和道岔的参数进行仿真计算运行提升效率。[结果及结论]与CBTC系统的传统联锁算法相比,列车自主控制系统的道岔安全区域控制算法性能更好。在单开道岔区段场景中,列车运行安全间隔提升率最大达到74.5%;在交叉道岔区域场景中,列车道岔通过时间提升率最大达到33.8%。通过在系统架构和控制算法上的优化,列车自主控制系统增加系统灵活性和效率,为下一代列车控制系统重要发展方向。

模糊PID控制算法在空调用制冷机组控制系统中的应用

空调用制冷机组通常采用PID进行控制,在实际应用中发现,水冷制冷机组的超调量较大,导致能耗偏高。为了提高温度调节控制的精度,在研究过程中建立了模糊PID控制算法,其设计重点包括温度传递函数、模糊化接口、模糊规则以及清晰化接口。利用MATLAB建立算法的仿真模型,将传统PID控制模式和模糊PID控制模式作为对照,观察制冷系统的超调量。结果显示,后者的最低超调量为6.95%,传统PID控制模式的29.60%。由此证明,模糊PID控制算法的调节精度更高。

水轮发电机组维修吊装自动控制算法研究

常规的水轮发电机组维修吊装自动控制,主要采用估算驱动距离得出自动控制结果,忽略了吊装运动副的自由度约束,导致自动控制结果稳定性不高。因此,提出水轮发电机组维修吊装自动控制算法研究。对维修吊装吊臂等关键零部件强度进行分析,在此基础上动力学分析吊装控制轨迹,基于分析结果为运动副添加自由度约束,分析控制反馈定位信息,循环迭代生成自动控制算法。实验结果表明,所提算法应用后得出的水轮发电机组维修吊装自动控制结果,表现出的平均稳定性为0.941,满足了维修吊装控制的实际需求。

一种提高稳定平台抗低频扰动能力的控制算法

为了进一步提高稳定平台的抗扰动能力,提出了一种跟踪滤波器和平方PI控制器结合的控制方法。首先,建立了稳定平台的数学模型;然后,设计了跟踪滤波器和平方PI反馈控制器;最后,对提出的跟踪滤波器和平方PI控制器结合产品实物进行了测试验证。结果表明,较传统的PI控制器,采用跟踪滤波和平方PI结合控制器,系统的低频扰动隔离度提升明显。该控制器已应用于某型稳定平台的研制,经过了充分验证,具有一定的工程应用价值。

基于三次S型速度控制算法的移动机械臂末端振动研究

移动机械臂在实际工作环境中,受其自身柔性特征和外部因素的影响而引起机械臂末端的振动,而速度控制是实现机械臂末端抑振的有效手段之一。以UR10机械臂和Husky移动平台组成的移动机械臂为研究对象,针对梯形和S型速度控制算法的不足,提出一种三次S型速度控制算法,通过建立移动机械臂刚柔耦合动力学的理论和仿真模型得到移动机械臂末端的振动位移曲线和加速度变化曲线,验证了三次S型速度控制算法的正确性和抑振效果的有效性。