温室电动拖拉机旋耕稳定性时序分析与前馈PID控制方法研究

针对温室小型农机对地面平整度敏感,微小的地面起伏便会造成机具俯仰的情况,基于课题组已开发的温室电动拖拉机,将基于时间序列分析的角度预测方法引入前馈PID控制(Angle prediction and feedforward PID,APF-PID),解决了温室旋耕作业中因机具俯仰而出现的响应性差、耕深不稳定和功率突变的问题。建立了温室电动拖拉机旋耕作业的功率模型,并建立了俯仰角-耕深的转换矩阵,得到了旋耕系统实际耕深的转换值;采用时间序列分析预测机身俯仰角,并作为旋耕系统的扰动输入;结合耕深的转换值和预测得到的扰动,采用APF-PID控制器调节旋耕系统的提升机构,将旋耕机维持在目标耕深;在温室内未旋耕和已旋耕的两种地块进行实车试验。结果表明:俯仰角时序预测模型的相关系数可达0.983 2;APF-PID控制的控制性能优于PID控制,在目标耕深6 cm的测试路面中,APF-PID在两种试验地块上的平均耕深分别为6.47 cm和6.44 cm,均方根误差为0.80 cm和0.72 cm,绝对平均误差为0.67 cm和0.58 cm,耕深稳定性系数为89.95%和91.30%,消耗的总能量较PID控制分别降低4.18%和19.13%,较好地实现了温室电动拖拉机旋耕稳定性控制,满足温室作业需求。

带神经网络转矩观测器的PMSM自适应前馈PID控制器设计

推导了永磁同步电机(PMSM)的ARMA模型,由递归神经网络构成综合转矩观测器,从而把综合负载转矩视为可测干扰;结合极点配置自校正控制、PID控制和前馈控制思想,设计了PMSM的自适应前馈PID控制器。有效地解决了PMSM系统中参数变化和负载扰动等不确定性问题。仿真实验结果表明,该方法具有较强的鲁棒性。

音圈电机定位的神经网络PID前馈控制方法

根据摄像头模组封装生产定位的控制特点,分析了音圈电机定位系统的数学模型,提出了音圈电机定位的神经网络PID前馈控制模型,利用BP神经网络在线自整定PID参数。为弥补BP神经网络的不足,对BP神经网络算法进行了改进。将所提出的模型用于摄像头模组校正装置上,实验和应用结果表明,所提出的控制模型具有较高的定位精度、较快的调节速度,能够满足提高生产效率的实际需要,可以应用于电子产品封装等类似工程领域。

采煤机电液比例调高前馈-反馈PID复合控制研究

针对采煤机电液比例调高液压系统在大惯量负载工况下响应速度不够快,控制精度不够高的问题,提出一种前馈-反馈PID自动调高控制方法,并将遗传算法优化后常规PID反馈控制与前馈-反馈PID复合控制进行对比,基于AMESim的仿真结果表明:相比遗传算法优化参数后的常规PID反馈控制,前馈-反馈PID复合控制能够进一步提高系统响应速度,减小轨迹跟踪位移稳态误差,对优化采煤机电液比例调高控制系统具有借鉴意义。

基于前馈PID的10t/h链条炉控制系统

针对链条炉燃烧被控对象的非线性、时变和多变量强耦合的特点,将基于前馈PID的控制策略应用于该系统中,对常规汽包水位和蒸汽流量测量不准的问题给出了解决方案。实践证明,该控制系统取得良好的效果。

果园高位作业平台自动调平前馈PID控制方法

为提高果园高位作业平台自动调平控制系统性能,该研究基于已开发的果园高位作业平台调平机构,提出了前馈PID控制的自动调平控制方法。首先对果园高位作业平台自动调平控制系统进行动力学分析,建立被控对象数学模型。然后在数学模型的基础上设计前馈PID控制算法,并对控制系统进行仿真分析。仿真结果表明,前馈PID较传统PID的控制性能更优,系统上升时间缩短18%,调节时间缩短19%,稳态误差控制在0.6%以内。最后,搭建果园高位作业平台自动调平控制系统,并对调平系统进行静态与动态试验。试验结果表明:前馈PID控制的调平性能优于传统PID控制,静态调平中,前馈PID上升时间平均缩短20%,调节时间平均缩短30%,稳态误差控制在0.6%以内;动态调平中,果园高位作业平台以2 km/h的速度行驶于起伏较大的路面,工作台俯仰角绝对值差最大为3.0°,平均绝对误差为0.79°,均方根误差为0.58°,工作台倾角稳定在±3°以内,较好地实现了果园高位作业平台自动调平控制,满足果园作业需求。

多变量自校正前馈PID控制器及其在协调控制中的应用

本文提出一种多变量自校正前馈PID控制器,它不仅可以消除可测外扰的影响,而且可以应用于多变量系统实现解耦控制。电站负荷控制系统的数字仿真表明,该控制器具有良好的控制效果,使负荷控制和汽压控制系统间耦合大大减小。

压电陶瓷迟滞逆模型的前馈PID控制

为减小压带陶瓷迟滞特性对系统跟踪精度的影响,在Preisach模型的基础上对压电陶瓷迟滞性进行建模。借助Matlab软件对实验数据进行拟合和采用逆控制思想,在迟滞逆模型的基础上提出前馈PID(即比例、积分、微分)控制算法。实验结果表明,压电陶瓷最大迟滞性控制在2.2%内,输入、输出具有较好的线性关系,带前馈的PID控制具有良好的控制性能。

基于前馈补偿PID的电机动态测试控制策略研究

为保证新能源车用电机在复杂的道路工况稳定运行,需对电机的动态性能进行有效评估。在电机动态测试系统的基础上,根据电机的阶跃特性曲线完成了系统参数辨识,设计了基于前馈补偿PID的电机动态控制策略,对控制策略的有效性进行了仿真验证,并在LabVIEW的电机动态测试平台上通过FTP72工况验证了控制策略的有效性。实验结果表明,该控制策略可有效地优化系统的动态跟踪性能,提高系统的跟随精度。

液压机械复合传动阶跃输入恒转速输出双前馈模糊PID控制

针对液压机械复合传动系统在阶跃转速输入时输出转速稳定性差、不易控制等问题,该文提出了一种基于液压子系统、机械子系统和液压机械复合传动系统的输入双前馈+模糊PID转速复合控制方法,以系统输出转速恒定为控制目标,将2个子系统转速扰动量折算到变量马达转速变化量,通过排量补偿调节实现对系统输出转速波动控制,最终实现输出转速恒定控制。仿真与试验结果表明:在系统不同初始输入转速基础上,施加特定的阶跃转速扰动,该控制方法具有良好的控制精度和鲁棒性,相比于传统PID控制方法,系统输出转速最大超调量平均降低39.8%,稳定调整时间平均缩短35.53%,系统输出转速平均稳态误差控制在±0.7%之间。该文所提出的双前馈+模糊PID转速复合控制方法,对液压机械复合传动系统阶跃输入扰动引起的输出波动具有抑制作用,控制效果明显,增强系统在非线性输入复杂工况下转速输出的稳定性,可为液压机械复合传动系统在农业机械领域的设计和应用提供参考。

电子天平前馈PID平衡调节方法研究

为实现电子分析天平的快速准确称量,本文根据电子天平称量原理,提出了一种基于前馈补偿和PID相结合的复合控制策略;首先建立了电磁力平衡传感器系统传递函数,然后设计了电子天平的相关参数,最后建立了电子天平的MATLAB模型,通过MATLAB仿真表明提出的复合控制策略控制精度要优于传统的PID控制策略,且最大示值误差为-0.4e,满足《JJG1036-2008电子天平检定规程》对称量准确度的要求,同时也为科研及计量专业人员提供了较准确的称量值。

基于MMOAFSA蒸汽压缩式制冷机组的双参数前馈解耦PID控制策略研究

鉴于蒸汽压缩式制冷机组蒸发温度T_(e)与过热度D_(sh)的控制回路之间存在强耦合及大惯性、非线性和时延等特性。提出了一种蒸发温度与过热度的前馈解耦PID控制策略,且设计出改进多目标人工鱼群算法(Modified Multi-objective Artificial Fish Swarm Algorithm,MMOAFSA)对相应的PID控制器参数进行整定,以提升T_(e)与D_(sh)的调节质量。首先,对两个控制环路:电子膨胀阀开度O_(EEV)—蒸发温度T_(e)和压缩机驱动电机的供电频率f—过热度D_(sh),通过前馈补偿解耦方式来消除这两个控制回路之间的耦合效应。其次,对基本型单目标人工鱼群算法的视野V和步长S进行指数递减变化,构建改进单目标人工鱼群算法(Modified Single Objective Artificial Fish Swarm Algorithm,MSOAFSA)。再将多目标优化的混沌局部搜索策略引入MSOAFSA,设计了MMOAFSA。考虑绝对积分时间误差(Integrated Time Absolute Error,ITAE)、调节时间tc和稳态误差绝对值Ess,将min(ITAE,tc,Ess)作为MMOAFSA的多目标适应度函数,并应用该MMOAFSA对两个控制器的6个参数(KP_(1),KI_(1),KD_(1),KP_(2),KI_(2),KD_(2))进行多目标寻优,获取了相应的Pareto最优解。最后,借助MATLAB工具,对VCRU双参数前馈解耦PID控制系统(Two-Parameter Feedforward Decoupling PID Control System for VCRU,VCRU-TPFDPIDCS)组态与数值模拟。结果表明:该控制策略能够消除控制回路之间的耦合效应,同时MMOAFSA对两个控制器6个参数的自适应整定是可行的,且对T_(e)与D_(sh)的调节质量也明显优于传统的PID调节方式。

基于前馈PID和LADRC串级控制的四旋翼导航方法

为了改善四旋翼的航线跟踪能力,提出一种基于前馈比例积分微分(PID)和线性自抗扰控制(LADRC)的四旋翼导航算法。该算法建立导航坐标系并将无人机导航分解为航向角、航向速度和偏航位置控制,并采用串级控制提高控制精度,针对系统模型有扰动和有耦合的环节采用LADRC控制,并针对曲线航线的航线跟踪有误差,位置环采用前馈PID控制。仿真和实验结果表明,基于前馈PID和LADRC的串级控制算法相对串级PID控制算法,能消除曲线导航的跟踪误差,降低位置控制误差对曲线跟踪的影响,并有更强的抗干扰能力。

燃料电池系统建模与供气系统控制方法

为了研究燃料电池系统的特性以及空气系统对燃料电池特性的影响,利用Simulink仿真软件对燃料电池系统进行建模,模型包括电压模型、空压机模型、阴极模型、阳极模型.分别通过前馈比例-积分-微分(proportional-integral-differential, PID)和模糊PID对燃料电池空气系统进行控制.结果表明:在负载电流变化时,前馈PID和模糊PID都能够使过氧比达到设定的常数值2.0附近,但模糊PID比前馈PID响应更快,且模糊PID控制下的燃料电池输出功率波动较小,燃料电池系统更加稳定.

某型电子节气门PID模糊控制系统仿真分析

在Matlab中建立电子节气门数学模型,联合模糊控制和PID控制器等搭建PID+前馈控制系统和模糊PID+前馈控制系统,对电子节气门目标大开度和较小开度两种情况的阶跃响应进行仿真分析。仿真结果表明,一定条件下模糊PID+前馈控制系统响应速度低于PID+前馈控制系统响应速度,但是模糊PID+前馈控制系统控制稳定,控制精度、准确度上要优于后者。

模糊PID算法在印刷机控制系统中的应用

根据不干胶标签印刷机运动特点和控制精度要求,采用无轴同步传动替代传统机械传动结构,设计以运动控制器、伺服驱动、伺服电机和触摸屏为硬件平台的印刷机控制系统。针对经典PID控制不能满足印刷机高精度套印的问题,提出带前馈补偿PID控制和模糊PID控制,模糊PID控制能够实时在线修正参数,同时用MATLAB仿真模糊PID控制。通过分析实验数据,表明模糊PID控制偏差更小、稳定性更好,当印刷速度达到18000张/h时,套印误差仍保持在0.05mm内,控制系统满足不干胶标签印刷机控制要求。

基于单片机和PID控制的即热式热水器的研制

介绍了一种新型的即热式快速恒温热水器控制系统的设计。针对目前流行的即热式热水器存在的问题,采用S3C9454处理器,在出水温度反馈的基础上增加了入水温度、供电电压和水流量前馈PID控制,对控制加热管的可控硅进行移相触发,调节加热功率。重点介绍了硬件电路的设计和工作原理以及软件的结构和实现。

采煤机截割轨迹自动跟踪系统的设计

为解决采煤机依靠人工控制存在的效率低、安全性差的问题,在对采煤机轨迹跟踪自动调高原理分析的基础上,确定了截割轨迹自动跟踪系统的采样周期和进刀方式,提出了基于多传感器对采煤机的截割状态监测的方案,并为其配套设计了自动跟踪控制模块,验证了基于速度前馈模糊PID控制策略的控制效果.

压电驱动平台的自适应PID控制

为了辨识出最优的PID控制参数,建立压电驱动平台传动系统的动力学模型;根据压电陶瓷实际的迟滞特性曲线的非对称性,改进为非对称的PI迟滞模型,形成基于改进PI迟滞模型的前馈PID控制。采用基于改进的单神经元自适应PID控制算法和基于BP神经网络的PID控制算法,实现PID参数的在线实时调整。搭建压电陶瓷驱动平台实验系统,并进行闭环控制实验。结果显示,驱动平台在前馈PID控制、单神经元自适应PID控制算法及基于BP神经网络自整定PID控制算法下的平均定位误差分别为16.5nm,8.3nm及5.1nm。自适应PID闭环控制精度优于前馈PID控制,神经网络整定PID控制精度高于单神经元自适应PID控制。

基于PSO优化的列车制动模糊PID控制算法

根据城轨列车制动模型设计基于粒子群优化(PSO)算法的自适应模糊PID控制器,以模糊PID的量化因子和比例因子为优化对象,ITAE(时间误差绝对值积分)指标做为优化算法的目标函数,建立以停车精度和舒适度为目标的控制策略,对列车进行停车控制.为了说明算法的有效性,选择基于前馈补偿的PID控制算法做为对比,在Matlab/Simulink环境下建立制动仿真模型,结果表明:优化后的自适应模糊PID算法各项指标均优于前馈补偿PID算法.