无线网络控制系统的Fuzzy-PD控制器设计与仿真

基于网络控制仿真软件TrueTime以及Matlab/Simulink环境构建了一个无线网络控制系统仿真模型,对系统模型和控制策略进行了仿真实验;设计了一种Fuzzy-PD控制器,提出了一种无线网络控制器参数离线优化的方法,即利用ITAE作为重要参考指标对Fuzzy-PD控制器进行离线调整,通过调整Fuzzy-PD控制器的转换参数改善控制器在不同网络带宽占用率下的控制性能。仿真结果验证了Fuzzy-PD控制算法优于传统的PD控制算法和Fuzzy控制算法。

单级倒立摆FUZZY-PD控制系统的建模与仿真

单级倒立摆系统是一个非线性、不稳定的系统,对该系统的控制常被用来验证各种不同的控制方法。针对单级倒立摆进行了基于MATLAB的FUZZY-PD控制系统的建模与仿真。通过MATLAB所提供的模糊控制工具箱以及动态化的图形仿真环境SIMULINK,使复杂的模糊控制系统的仿真过程更为简便直观、缩短了开发周期。

挠性航天器的自耦PD姿态控制方法

针对存在模型参数不确定以及受到外部干扰的挠性航天器的高精度姿态控制和主动振动抑制问题,根据自耦PID(auto-coupling proportional integral derivative,ACPID)控制理论提出了一种简单的自耦PD(auto-coupling proportional derivative,ACPD)控制方法.将挠性航天器姿态运动的已知和未知内部动态以及外部干扰定义为一个总扰动,进而将其等价映射为一个二阶线性扰动系统.据此构建了在复合总扰动反相激励下的受控误差系统,根据ACPID控制理论分别设计了ACPD姿态控制器和ACPD主动振动控制器,并分析了每个系统的鲁棒稳定性和抗扰动鲁棒性.仿真试验结果表明,ACPD姿态控制器对姿态角指令有较好的跟踪性能,ACPD主动振动控制器也能有效地抑制挠性附件的振动.

基于MATLAB(SIMULINK)的电弧炉电极调节系统FUZZY-PD控制器的仿真

介绍了采用 MATLAB V5 .2提供的模糊逻辑工具箱来设计研究电弧炉电极调节系统中的模糊 -PD控制器 ,讨论了在 SIMULINK环境下模糊 -PD控制器的参数自调整原理、结构、建立模糊控制规则库和模糊推论方法 ,并给出仿真结果与结论 .

下推式磁悬浮自适应模糊PD控制方法

为了改进基于传统PD控制的下推式磁悬浮控制系统稳态误差大、系统功耗高、体位适应性差的缺点,在传统PD控制结构基础上,引入具有设定值积分功能的模糊控制器和基于z轴磁场检测的比例运算器实现自适应模糊PD控制。所提算法在基于STM32F401CCU6为主控芯片的硬件系统上进行了对比实验。实验结果表明,相较于传统PD控制,自适应模糊PD控制算法对受控力不同的浮子控制的稳态误差均趋于0,磁悬浮系统装置的最大倾斜角由10°增加到90°,系统稳态输出功率从14 W降低至0.6 W,磁悬浮控制系统的综合性能得到大幅提升。

矿井带式输送机液压拉紧Fuzzy-PID控制技术研究

针对矿井传统带式输送机拉紧系统响应速度慢、调节能力差、拉紧控制时变性和非线性等问题,提出了一种矿井带式输送机液压拉紧系统Fuzzy-PID控制(基于模糊算法的PID控制)方法。首先,根据液压拉紧装置建立数学模型,其次通过Matlab内置的Simulink仿真库分别对Fuzzy-PID控制器和PID控制器的液压拉紧系统进行仿真,得出输送带拉紧张力启动响应阶段和张力突变的调节响应图,并做出对比分析。最后,通过试验测试来验证算法模型的有效性。仿真结果表明:矿井带式输送机液压拉紧Fuzzy-PID控制系统不仅在启动阶段还有张力突变过程中都具有更好的稳态性能、更快的响应速度。在拉紧装置启动响应阶段的张力超调量降低了13.5%、到达期望值的时间缩短了0.5 s。在拉紧装置张力突变即模拟拉紧和松带阶段,当张力增加时,Fuzzy-PID控制器的调节速度缩短了0.4 s,超调量下降了4%。当张力减少时,Fuzzy-PID控制器的调节速度缩短了0.3 s,超调量降低了2%。试验结果表明:采用Fuzzy-PID控制的效果更佳优异稳定,且损耗更小。对比于PID控制,Fuzzy-PID控制效果更为良好,平均时间缩短31%且总体趋于稳定。对于矿井带式输送机这种连续运输作业的设备,Fuzzy-PID控制技术为矿井带式输送带平稳运行提供了一定保障,不仅减少了电能浪费,也降低了维护保养带式输送机的保养成本。

基于分数阶PD控制的分数阶混杂时滞神经网络分岔控制

本文提出了一个具有离散和分布时滞的分数阶神经网络系统,并运用分数阶PD控制器对其进行分岔控制.本文创新之处在于将分数阶引入了一个含离散与分布时滞的双神经元网络系统,并通过在原网络中引入一个虚拟神经元,形成了一个仅涉及离散时滞的新三神经元网络.引入了分数阶PD控制器得到受控系统,采用离散时滞之和作为分岔参数,证明了Hopf分岔的存在性,并通过分数阶PD控制策略实现了对分岔阈值点的控制.研究发现,通过选取合适的控制参数,分数阶PD控制器可以有效地控制系统分岔临界值.此外,各个控制器参数对于系统分岔阈值点的影响效果也被给出.

欠驱动飞行器横侧向通道的自耦PD控制方法

针对欠驱动高超声速飞行器横侧向通道的姿态控制问题,提出一种基于自耦PD(proportional-differential)控制理论的控制方法.该方法将欠驱动飞行器横侧向姿态模型转换为由速度倾斜角与侧滑角两个通道组成的二阶动态模型,并在速度倾斜角通道中引入一个侧滑角虚拟指令,再对速度倾斜角与侧滑角两个通道的内部动态与外部扰动分别定义两个总扰动,从而将非线性欠驱动扰动系统等价映射为虚拟全驱动线性扰动系统.使用最小速度因子及其自适应速度因子来设计外环速度倾斜角的自耦PD控制器,以便获得侧滑角虚拟指令,并根据该虚拟指令来设计内环侧滑角的自耦PD控制器,从而获得副翼偏角的控制力.分析了自耦PD控制系统的鲁棒稳定性和抗扰动鲁棒性.仿真结果表明,本文设计的自耦PD控制器不仅具有良好的抗扰动鲁棒性,而且具有良好的动态品质和稳态性能.

双摆起重机的过阻尼自耦PD消摆控制方法

针对欠驱动双摆起重机系统的负载摆角在实际工作中难以有效测量和消摆时间长的问题,提出了一种无需负载摆角反馈的过阻尼自耦PD方法。该方法首先通过坐标变换来解决控制输出的耦合,然后引入虚拟控制量将双摆起重机系统分解为外环位移控制与内环吊钩摆角控制,同时将负载摆动的影响以及外部扰动定义为总扰动,进而将其等价映射为一个线性扰动系统。为了进一步提高控制系统的鲁棒性,在自耦PID控制理论的基础上提出自耦PD临界阻尼控制系统的思想,据此分别设计了外环与内环的过阻尼自耦PD控制器。且理论上分析了控制系统的鲁棒稳定性和抗扰动鲁棒性。最后通过仿真实验证明了本文控制方法可以实现双摆起重机的消摆控制。过阻尼自耦PD方法不仅具有较快的响应速度,而且不依赖模型参数以及对外部扰动具有良好的鲁棒性,能有效的解决双摆起重机系统的现有问题。

基于PD方法T-S模糊奇异系统的H_(∞)控制

研究了一类离散时间T-S模糊奇异系统的H_(∞)控制问题。首先,通过设计比例加差分状态反馈控制器,保证了奇异系统的正则性和无脉冲性,基于李雅普诺夫理论,给出确保系统稳定且具有H_(∞)性能的充分条件;然后,为求出控制器增益,给出严格的线性不等式;最后,通过数值算例证明所提方法的正确性。研究结果可以为T-S模奇异系统的PD控制提供理论支持。

基于自耦PD的四旋翼无人机轨迹跟踪控制

针对输入受限的四旋翼无人机,为了使其能够快速稳定地跟踪期望轨迹,使用了一种基于自耦PD(SCPD)的轨迹跟踪控制方法。该方法将四旋翼无人机系统不确定性和内外扰动等复杂因素定义为总和扰动,进而将非线性不确定系统映射为未知线性系统。根据自耦PID控制理论,为四旋翼无人机位置环和姿态环各控制通道设计了独立的SCPD控制器,并设计了一种基于误差的速度因子模型。以定点悬停、轨迹跟踪等方式,与基于传统PID和滑模控制的飞行控制系统进行了动态响应性能测试和抗干扰性能对比。仿真结果表明:基于SCPD控制的四旋翼飞行控制系统具有较优的动态响应性能和较强的抗干扰能力,验证了SCPD控制旋翼无人机轨迹跟踪的有效性。

基于模糊自调整PD控制的EPS助力特性

在对 EPS的结构及其动力特性进行分析的基础上 ,建立其运动方程 ,设计了一种双模糊表自调整 PD控制器 ,可使 EPS实现理想的助力特性。对其进行了仿真计算 ,结果表明这种模糊自调整 PD控制器与单独 PD控制器相比 ,具有更好的控制效果和鲁棒性。

自由飞行空间机器人基座位姿调整的模糊PD控制

由于自由飞行空间机器人处于微重力的环境,因此其在目标获取的过程中必然会出现因机械臂运动和环境影响而导致基座的复杂运动。本文设计了自由飞行空间机器人位姿调整的模糊PD算法,根据接收到的实时位置信息,空间机器人可以自主地调整基座的姿态和位置来校正位姿误差,保证目标的稳定捕获。利用开发的实验平台与传统的on/off式控制器进行了实验对比,验证了此方法在稳定性、控制精度和燃料消耗上都有较好的表现。

一种改进的模糊PD控制器

充分利用非线性跟踪微分器获得高质量微分信号的特性,将跟踪微分器与传统的简单模糊PD控制器相结合,提出一种简单的高性能的改进的模糊PD控制器.该改进模糊控制器的最显著特点是对测量噪声的强鲁棒性和工程易实现性.数值仿真证明了其有效性和高效性.

PD型模糊学习控制及其在可重复轨迹跟踪问题中的应用(英文)

针对可重复轨迹跟踪问题，提出了一种ＰＤ型模糊学习算法．该算法集成两种控制：作为基础的ＰＤ型模糊逻辑算法和改善系统性能的学习算法．模糊学习控制在模糊控制基础上引入迭代学习算法，使得模糊ＰＤ控制器可以精确地跟踪可重复轨迹以及消除周期性扰动．本文在能量函数和泛函分析的基础上，通过严格的推导表明ＰＤ型模糊学习算法可达到：１）系统跟踪误差一致收敛到零；２）学习控制序列几乎处处收敛到理想的控制信号．

基于模糊PD控制方法的两轮直立自平衡电动车研究

通过机构设计、硬件开发、软件策略等方面,搭建两轮直立电动车控制系统,满足了直立车的控制要求。设计以陀螺仪和加速计为传感器的姿态获取模块,利用卡尔曼滤波算法提高控制精度。基于系统结构模型,采用牛顿力学的分析方法构建两轮自平衡直立车动力学方程。设计了模糊PD控制器,以直立车的位移和速度为输入变量进行模糊控制器控制,倾斜角度和角速度由PD控制器控制。最后,建立了直立车实时控制系统平台,用于两轮自平衡直立车的参数调试及实时控制。实验结果表明,该系统具有较好的稳定性,实时响应性高,具有较高的市场推广价值。

板球控制系统的PD型模糊控制算法研究

针对具有非线性特性的系统 ,设计了一种 PD型模糊逻辑控制器。该控制器在 m atlab仿真环境下对简化的模型进行仿真实验 ,通过仿真结果清晰地看出所设计的 PD模糊控制器能够准确实现球的定点稳定、路径设置及跟踪等各种控制任务。且其动态特性和稳态特性都优于传统

开架式水下机器人运动的模糊非线性PD控制方法

由于水下机器人系统的非线性动力学特性和工作环境的复杂性和不确定性,如何更好地设计水下机器人作业时的运动控制器一直是其实用化过程中没能得到很好解决的问题。结合模糊逻辑和S面控制,利用T-S推理结构,设计了一种兼具局部和全局调整功能的模糊非线性PD(FNPD)控制器,仿真结果表明,其控制效果要优于采用单一控制参数的S面控制器。

基于PD控制的机器人轨迹跟踪性能研究与比较

定义同一个 L yapunov函数 ,分析了基于 PD的 3种常用机器人轨迹跟踪算法的稳定性和鲁棒性 ,得到了新的结论。PD加前馈控制按指数收敛到 0 ,PD及修改的 PD加前馈控制收敛到一封闭球 ,增大反馈系数可使球半径任意小。基于 PD的轨迹跟踪算法对模型误差及有界不确定性干扰具有鲁棒性。实验研究验证了分析结果 ,并对 3种轨迹跟踪算法的控制性能进行比较。

非线性系统的PD型迭代学习控制

非线性系统的ＰＤ型迭代学习控制孙明轩黄宝健张学智（西安工业学院电子系西安７１００３２）关键词初始条件问题，迭代学习控制，非线性系统．１）国家自然科学基金资助项目．收稿日期１９９６－０７－２５１引言运用迭代学习控制技术设计控制器时，只需要通过重复操作获...