基于串级模糊PID控制的NB-IoT智能保温箱

针对农产品冷链物流中存在的运力不足和无法混装小批量冷链农产品等问题,提出一种基于NB-IoT技术的智能保温箱解决方案。该方案基于半导体制冷片、PT100温度传感器和NB-IoT技术构建了系统的硬件部分,实现了远程温控和冷链物流追溯,同时利用串级模糊PID算法实现了全程精确控温。此外,基于Simulink搭建了智能保温箱温度控制系统模型,通过仿真对比验证了智能保温箱的温度控制效果。结果显示,与PID算法和模糊PID算法相比,保温箱应用的串级模糊PID算法具有更快的调节速度和更小的超调量,并在受到干扰时表现出更好的稳定性,为农产品冷链物流领域提供了高效可靠的温度控制方案。

精密伺服串级进给冲压控制系统的设计与实现

为了提高冲压送料精度,提升冲压件的产品质量,针对当前卷料送料工艺的不足,设计了一种新型线材送料储料架结构,利用两级伺服协调匹配上料,并提出一种卷料储料串级进给速度控制方法。基于三菱PLC和上位机软件设计了一套精密伺服送料控制系统装置,根据精密伺服送料长度和冲压节拍,夹棍伺服控制储料架线材在高限周围波动,实现线材缓冲储料,该方法有效避免了线材在冲压送料时被拉伤的情况出现。可扩展的上位机设计方法,可同时监控多台送料系统,并自动生成报表,实现送料储料及冲压生产的在线管控。改进后的精密伺服自动送料系统的可扩展性和多样化程度更高,该系统装置已经在冲压相关企业中得到应用。

基于串级控制理念的虚拟仿真型生产实习教学实践与研究

传统教学方式中无论以教师为主体还是学生为主体的单回路教学方式对学生培养目标存在响应速度慢、迟延大的缺点。本文针对虚拟仿真型生产实习教学构建了基于串级控制理念的教学方式并进行实践研究。结果表明串级控制理念的教学方式既能发挥授课教师教学响应速度快的优点,也有助于发挥教学指导委员会的指导作用,有利于学生培养目标的达成。

基于内模串级的供热系统二次网水力平衡调节控制策略研究

集中供热二次网系统常伴有近端用户热量过剩、远端用户热量不足的水力平衡问题,基于回水温度法的策略,针对二次管网平衡调节,设计内模串级控制系统,以单元热力入口回水温度作为主回路参数、供回水管压力差作为副回路参数,结合内模控制算法,使各单元之间的回水温度达成一致。依据二次网水力平衡调节实际工程,采用PLC控制器对二次网平衡调节控制系统进行自动调节,热用户之间采用均匀调节,进而减小户间温差大的问题,以实现水力平衡。该系统在可保证供热质量的基础上,对城镇二次网智能平衡调节系统的的研究提供理论基础或参考依据。

基于对抗网络的六旋翼无人机串级线性自抗扰控制系统设计

当无人机行进轨迹内存在明显转向行为时,若不能实现姿态角与响应曲线的有效耦合,则会使飞行器的抗扰能力下降,从而降低无人机飞行品质;为解决上述问题,设计基于机对抗网络的无人机串级线性自抗扰控制系统;按需连接串级线性跟踪微分器、自抗扰型无人机姿态控制器与行进位置控制器,完成无人机串级线性自抗扰控制硬件系统的设计;建立机器学习模型对抗网络,求解无人机串级线性动力学运动公式,联合相关运动数据,完成无人机串级线性动力学性能分析;定义串级线性位姿坐标,通过推导自抗扰运动节点矩阵的方式,计算具体的自抗扰性控制条件,实现对无人机串级线性位姿的自抗扰性控制,联合相关应用部件结构,完成系统设计;实验结果表明,所设计控制系统作用下,俯仰角、滚转角两类姿态角与标准响应曲线之间的耦合误差均不超过10%,即便在行进轨迹内存在明显转向行为的情况下,应用该系统也可以实现姿态角与响应曲线的有效耦合,能够有效保障无人机飞行器的抗扰能力。

基于串级模型预测控制的倾转旋翼机过渡段控制

针对倾转旋翼机过渡阶段存在的纵垂向控制通道切换问题,基于串级控制框架提出了一种具有自适应权重矩阵的模型预测控制(model predictive control,MPC)策略。首先,通过分析直升机模态和定翼机模态的控制结构差别,构造了兼容全部飞行模态的增广串级控制结构。然后,在确立了倾转旋翼机的模糊建模策略后,设计了MPC目标函数中权重矩阵的参数自适应变化律,从而使内环和外环中高度、前飞速度的跟踪误差惩罚项根据所处模态的不同有着不同的惩罚占比。这样可以使在过渡阶段设计的增广串级控制结构能始终满足时标分离原则。该控制方案将2个飞行模态和过渡阶段的控制纳入一个统一的控制结构中,实现了各飞行模态间的自由切换。仿真结果表明,所提控制方案有良好的控制效果,控制量较为平滑。

输入受限的二阶非仿射非线性不确定系统串级自耦PID控制

针对一类输入受限的二阶非仿射非线性不确定系统的控制问题,提出了一种串级自耦PID控制方法。在考虑了系统输入饱和受限的前提下,将二阶系统分为外环广义位移环和内环广义速度环,分别采用自耦PD和自耦PI算法实现串级控制策略。解决了自耦PID控制面对输入信号为阶跃信号时需要设计过渡过程的短板;设计了串级耦合速度因子,并将内外环的可调参数进行了数据拟合,进一步降低了控制器的调参难度,分析并证明了串级自耦PID控制的合理性和稳定性。仿真结果表明,所提控制方法较自耦PID控制不仅响应速度快、鲁棒性更好,而且具有极强的抗干扰能力,在一类二阶非仿射非线性不确定系统的控制领域具有广泛的应用前景。

基于串级LSTM深度学习模型的二次供水余氯预测方法

伴随着城市高层住宅的增多,住宅区内二次供水泵房数量迅速增加。由于二次供水水箱位于城市供水系统末端,水质安全引起社会广泛关注。为提升水箱水质,一些泵房引入自动补氯装置,然而传统自动控制方法在应对二次供水系统中长时间延迟和非线性特性的补氯系统时存在局限性,仅能在线监测水箱余氯水平,过多的余氯可能对人体健康有害,因此,确保自动补氯系统安全运行成为亟待解决的问题。研究提出基于串级LSTM深度学习的神经网络模型,用于分析水箱余氯数据、准确预测水箱出水余氯浓度,并制定相应监测和控制策略。试验验证和实际应用结果表明,该深度学习模型能有效智能预测水箱余氯,为自动补氯系统提供重要的智能控制手段,具有实用意义。

水下运载器动力学仿真以及串级控制器参数优化

为了让水下运载器能够更好完成潜射无人机的跨介质机动,基于回转体结构以及ROV(Remote Operated Vehicle)驱动模式设计一种具有动力的潜射无人机水下运载器。根据该运载器的外形结构和驱动模式特点,对其进行动力学建模并设计一种串级控制器控制该运载器的六自由度运动参数,利用Matlab/Simulink进行仿真验证,最后利用Isight优化软件对该运载器的串级控制器参数进行优化,分别利用自适应DOE优化算法和Evol优化算法进行优化计算,经过优化后的串级控制器在六自由度上的轨迹跟踪效果均有提升,其中Evol优化算法优化效果更好,计算成本更小。

最小熵基准的非高斯串级控制回路性能评估

串级控制回路在实际工业生产中有着广泛的应用,相较于单回路控制系统,串级回路有着诸多的优点。副回路的设定不仅使得控制回路的抗干扰能力大大加强,而且还提高了系统的自适应能力。相对于单回路系统性能评估的广泛研究,串级控制系统尤其是非高斯条件下的性能评估研究还很少,且现有的研究成果还存在着一些缺陷。在单回路控制系统性能评估方法的基础上对典型串级控制回路性能评估方法展开深入研究,使用改进的分布估计算法对系统参数进行辨识,并提出新的更优越的性能评价指标,最后通过仿真验证改进方法的有效性。

非串级结构下的双三相永磁同步电机调速控制和电流谐波抑制研究

该文针对多源时变干扰影响的双三相永磁同步电机系统,研究其基波平面内的调速控制问题和谐波平面内的谐波电流抑制问题。首先,在基波平面采用非串级控制结构,通过构造广义比例积分观测器(generalized proportional integral observer,GPIO)估计转速环的多源快变干扰;然后,针对q轴电流的过流保护问题,在传统比例微分反馈控制器的基础上利用障碍函数设计思想,结合干扰估计信息,得到基于GPIO的电流约束复合控制器;其次,在谐波平面,通过设计2个GPIO精准估计电流环的多源快变干扰,并与比例反馈控制器结合形成复合控制器来抑制2个电流环中的谐波电流。最后,给出严谨的稳定性分析,并通过对比实验验证所提方法的有效性。

吗啉精馏过程塔釜温度串级控制系统应用研究

针对吗啉精馏过程塔釜温度易受压力波动干扰问题,研究了串级PID控制方案。通过对现场生产数据进行系统辨识获得被控对象传递函数,利用Simulink搭建仿真模型,验证了串级PID控制方案的可行性,基于S7-300PLC设计了塔釜温度串级控制系统。该控制方案实现简单、调试方便,易于在PLC系统中实施,具有良好的推广价值。

DCS中串级PID调节器的用户功能块设计及应用

为了研究串级PID调节器在DCS中的应用,选用一种基于ABB-800F软件自定义的用户功能块作为研究对象,对该软件自带PID通用连续调节控制块(C_CU)展开PID调节器面板及程序设计,增强其功能,通过密码解锁,实现一种能够直观进行图形化界面参数整定及调试的通用PID软调节器,既可以单回路PID控制,又可以串级PID控制,且能在编程组态中像功能块FBD指令一样使用。该用户功能块串级PID软调节器在某化工甲醛生产中应用,已经取得良好的效果。

考虑稳定性的双事件触发过热汽温串级控制

过热蒸汽温度对燃煤火力发电厂的运行至关重要。然而,以往控制策略中执行器频繁动作的问题却未被重视。因此,从保护执行器的角度出发,设计了一种新的控制策略。首先,针对蒸汽温度系统提出了一种考虑稳定性的双事件触发串级控制策略。该策略分别在内环和外环控制器的前端增加了一个事件触发机制。其次,为了减少执行器和控制器更新次数,讨论了在串级控制的双环中添加事件触发机制,并得到了事件触发条件的阈值和时间间隔的选择规律。最后,推导出等效的状态反馈系统,利用非周期性采样理论证明了系统的稳定性。稳定性只与事件时间间隔有关,而与事件触发阈值条件无关。仿真结果表明,与传统的周期控制相比,采用该策略可避免控制器和执行器的频繁更新。此外,与仅在内环或外环添加事件触发控制相比,双事件触发控制策略中内环、外环控制器和执行器的更新次数更少,控制性能更好。

多蒸发器空调系统的室温PI^(λ)D^(μ)−送风温度PD^(µ)串级调节

对于多蒸发器空调系统(MEACS)的性能参数调节,本文提出了室内温度PI^(λ)D^(μ)-送风温度PD^(µ)串级控制的思路,并设计了改进多目标人工鱼群算法(IMOAFSA),应用于室内温度分数阶PID控制器(IT-FOPIDC)和送风温度分数阶PD控制器(SAT-FOPDC)参数的整定,进而稳定MEACS的送风状态点,提升室温调节品质.首先,依据基本型单目标人工鱼群算法,构建自适应因子对鱼群中的视野和步长进行非线性递减的演变,重建改进单目标人工鱼群算法(ISOAFSA).其次,基于该ISOAFSA,将高斯变异引入外部档案集(EF),从而设计了IMOAFSA,对IT-FOPIDC和SAT-FOPDC的8个参数进行连续整定.最后,数值模拟该串级调节系统作用下的室内温度和送风温度控制效果.结果表明:该IMOAFSA可获取这两个控制器的8个参数Pareto最优解(POS)并连续更新它们,能够明显地减小送风温度的波动,进一步提升了室温调节品质,如室温稳态误差较小、超调量较小、衰减比不合适、调节时间较短等.

基于串级线性自抗扰的四旋翼姿态控制方法

针对四旋翼无人机姿态调整过程中,由于参数不确定性及外界环境干扰,往往给姿态控制带来一定困难。本文研究提出一种基于串级线性自抗扰的四旋翼姿态控制方法。首先建立四旋翼无人机的动力学姿态模型,提出采用串级PID双环路控制架构,将姿态控制任务分解为内外两个环路。采用Levant微分器提取控制参量,以强化跟踪能力。此外,对原线性自抗扰控制器进行优化,旨在更好地消除外界随机扰动对系统的影响。利用MATLAB Simulink环境对提出的控制方法进行模拟,结果表明相比传统方法,该方法能更好地抑制系统受扰动引起的影响,增强系统对期望信号的跟踪能力,从而明显提高了四旋翼无人机姿态调整的精度与稳定性,以及四旋翼无人机姿态控制的精度和鲁棒性。

抽水蓄能机组空载工况动态矩阵PID串级控制

针对传统PID控制对含机械时滞抽水蓄能机组调节系统控制效果不理想的问题,提出了一种抽水蓄能机组的动态矩阵PID串级控制策略。考虑液压执行机构的机械时滞和主接力器的限幅与限速,建立了小波动情况下抽水蓄能机组调节系统的数学模型。在调节系统原PID控制作为内环控制的基础上,引入动态矩阵控制作为外环控制,通过天牛须搜索算法来整定优化PID参数,提出了一种新型抽水蓄能机组动态矩阵PID串级控制方法,并应用PID等6种控制策略对调节系统进行控制仿真。结果表明:所提出的控制方法可以在不同机械时滞作用下有效改善抽水蓄能机组调节系统在空载频率扰动时的控制性能。研究成果可为抽水蓄能机组的调节系统控制提供借鉴。

基于模糊自整定PID的双容水箱串级液位控制系统研究

双容水箱串级液位控制具有抗干扰能力强、超调量小、过渡过程较短等特点。传统的PID算法和参数整定方法难以达到期望的控制效果。因此,针对双容水箱串级液位控制,利用模糊推理的方法实现在线自整定PID参数,设计相应的模糊PID控制器,基于Simulink仿真建模,对比传统的PID与模糊自整定PID输出响应曲线发现,该模糊自整定PID系统具有更好的鲁棒性,抑制系统超调以及对控制参数变化的自适应能力更强。

计及不可调度DG的孤岛串级交流微电网功率控制方法

针对由可调度和不可调度分布式电源DG(distributed generation)组成的串级孤岛微电网MGs(microgrids)功率控制机理复杂、电压和频率调节难度大等问题,提出了一种新型分散主从功率分配控制方法,以实现含二类DG串级孤岛微电网的电压、频率调节以及功率分配。该方法分别设计了主DG和从DG的控制方法,其中,主DG负责调节微电网的频率和电压,从属DG的MPPT可在一定母线电压下运行,其可最大限度地利用不可调度DG的输出功率,在轻负荷条件下可采用自动功率削减,并有效保障系统的安全稳定性。最后,通过仿真和实验验证了所提方法的有效性。

串级PID控制在蒸汽凝液回收系统中的应用

为了实现对精馏塔换热器等蒸汽及凝液的余热回收利用,借助凝液回收罐液位的高低对凝液回收泵的启停和液位联锁值实现自动控制。但是简单控制系统不能保证设备的安全工作,会造成设备的故障率增高。通过在现有凝液回收系统中凝液泵的出口增压力变送器,凝液泵实现变频控制。通过集散控制系统(DCS)实现远程控制凝液泵启停,减少工艺生产中的人员浪费,引入串级控制方式和比例积分微分(PID)参数整定调节功能,实现对凝液泵的柔性控制,降低设备故障率,减少检修频次的目标。