基于改进MPC与RBF-PID的智能车轨迹跟踪控制

为提升智能汽车轨迹跟踪控制的稳定性和精度,提出一种基于时域参数自适应MPC与RBF-PID的轨迹跟踪控制方法.首先搭建车辆横纵向动力学模型;其次分析控制时域与预测时域对跟踪精度的影响,设计时域参数自适应MPC横向控制器并进行仿真验证;然后基于径向基函数(RBF)神经网络整定PID控制参数,设计分层式纵向控制器,并设计折线速度曲线与PID算法进行对比;最后以车速为耦合点构建智能汽车横纵向综合控制系统,并在蛇形工况下对横纵向综合控制系统进行仿真实验.结果表明,所设计的横向控制器能保证低速时的跟踪精度和高速时的车辆稳定性,纵向控制器可有效提高速度跟踪精度,横纵向综合控制系统能实现车辆在变车速工况下对轨迹的精准跟踪,同时保证良好的行驶稳定性与舒适性.

基于遗传算法-模糊PID的双喷头FDM型3D打印机温度控制方法

熔融沉积成形(fused deposition modeling,FDM)3D打印需要将打印喷头加热至材料所需温度后才能开始打印。由于单喷头FDM型3D打印机的打印效率较低,以及其加热系统的滞后性较大且稳定性差,使得整个成形过程既耗时又浪费资源,且成形件的质量不高。为解决上述问题,结合打印材料物理性质和化学性质的差异性,提出了一种基于遗传算法-模糊PID(proportional-integral-derivative,比例-积分-微分)的温度控制方法,以实现对双喷头FDM型3D打印机加热方法的控制,并建立温度控制系统的MATLAB/Simulink仿真模型,以验证所提出的控制方法的可靠性。仿真和实验结果表明,与传统PID控制、模糊PID控制相比,遗传算法-模糊PID控制的响应时间缩短了36.03%和32.45%,调节时间缩短了28.06%和20.99%,具有响应速度快、调节时间短、超调量小和控制效果稳定等优势。研究结果可为复合材料的双喷头FDM 3D打印提供参考。

在线优化参数的无模型PID预测函数控制

针对复杂非线性系统难以建模的控制问题,采用具有辅助变量紧格式动态线性化泛模型的无模型自适应控制方案,结合PID预测函数控制,并对目标函数进行改进,提出广义目标函数,给出无模型PID预测函数控制,采用直接极小化指标函数自适应优化算法对PID控制参数寻优,给出PID控制参数的在线优化算法。仿真研究表明算法的控制响应优良。

7自由度半主动悬架整车模型PID-LQR控制研究

建立七自由度模型,PID控制理论和LQR控制理论相互结合,设计了PID-LQR控制器,对车身垂直加速度、悬架动行程、轮胎动位移、俯仰角加速度和侧倾角加速度进行优化控制.利用MATLAB/Simulink搭建了仿真模型,利用遗传算法优化各项性能指标权重,使用PID参数整定工具箱PID Tuner整定PID参数.为了突出PID-LQR控制的效果,加入被动悬架和采用LQR控制的半主动悬架进行对比,仿真结果表明,采用PID-LQR控制后,相比于被动悬架和采用LQR控制后的半主动悬架,PID-LQR控制方法控制效果显著,各项性能指标有不同程度优化.

相变材料充装换热装置双自由度内模PID控制器设计

针对相变材料充装过程中换热装置出口温度控制非线性、时滞性特点,提出了一种基于粒子群优化(PSO)算法整定的双自由度内模控制PID(PSO-TDF-IMC-PID)控制策略。基于内模原理设计了IMC-PID控制器,并利用PSO算法对控制器参数进行整定。借助仿真工具,进行阶跃响应仿真、抗干扰性仿真研究、模型失配情况仿真研究。结果表明:所提控制方法克服了IMC-PID的缺点,参数整定效率高,鲁棒性强,改善了相变材料出口温度控制效果,并且具有很好的抗干扰能力。

基于线性组合函数的移动机器人步态PID控制方法

移动机器人移动过程中,受步态角、线速度等因素的影响,造成控制后机器人功率消耗较高。为此,提出基于线性组合函数的移动机器人步态PID控制方法。构建移动机器人运动学模型和机器人位移后主从机器人之间的追随误差模型,确定移动机器人运动过程中的角速度、线速度。基于线性组合函数设计移动机器人步态PID控制器,通过该控制器控制机器人的追随误差偏差和角、线速度等因素并输出控制结果,实现移动机器人步态PID控制。实验结果表明,所提方法在0°, 15°和25°仰角时分别需要5次、2次和1次即可最大限度降低误差;移动机器人步态PID控制后,选取的路线最近,可以准确避开不同类型的路障,控制后机器人最高消耗功率为20 W。

基于粒子群算法和PID相结合的船舶电喷柴油机自动控制

柴油机是船舶的主要动力来源,传统的柴油机采用机械液压式控制器,存在控制效率低、精度差的问题。近年来,基于自动化控制技术的船舶电喷柴油机成为了行业内的主流产品。本文研究船舶电喷柴油机的函数建模以及控制器搭建,采用基于粒子群算法和PID控制器的控制算法,显著提高了船舶电喷柴油机的控制效果。

二自由度PID调节器的内模整定方法

本文针对典型的工业过程控制对象 ,提出了一种二自由度 PID调节器的设计方法 ,所设计的调节器仅有两个可调参数 ,而且被调参数与系统的性能直接相关 ,可以使系统同时具有良好的目标值跟随特性和干扰抑制特性 ,仿真研究结果表明了它的有效性。

基于模糊PID控制策略的ESP控制系统仿真

采用"魔术公式",建立了轮胎的纵向力和侧向力的数学模型,完整地表达了纯工况下轮胎的力学特性,研究了7自由度整车模型ESP控制系统,运用Matlab/Simulink软件建立了包括发动机、制动器、轮胎和车身等子模型的整车动力学模型,设计了模糊PID控制系统的算法和结构,进行了ISO 3888紧急双移线等极限工况下的整车操纵稳定性仿真试验.结果表明:当横摆加速度与名义值产生偏差超过一定范围时,ESP控制系统对被控车轮进行制动,限制了质心侧偏角的增加.通过转向盘可以有效地控制汽车的侧向加速度变化,且轨迹跟随性较好,提高了汽车操纵稳定性.

座舱功能试验压力控制系统建模与PID控制器设计

针对座舱功能试验压力控制系统参数调试不允许在飞机座舱上直接进行的问题,建立了包括气动减压阀阀芯构件动态特性与试验管道压力变化过程等因素在内的座舱功能试验压力控制系统模型,可使压力控制系统设计客观化、解析化.通过对系统模型进行线性化和拟合降阶,再根据降阶模型应用解析化方法,设计了座舱功能试验压力控制系统的比例、积分、微分(PID)控制器,并对设计结果进行了仿真验证.结果表明,解析化方法设计的PID控制器可以满足飞机座舱功能试验压力控制系统的技术要求.

模糊PID控制在磁流变半主动悬架中的应用

为了综合体现汽车车身的垂直跳动、俯仰变化以及侧倾问题,建立了七自由度半主动悬架非线性动力学模型和四轮随机路面模型,并加入了制动模块和转向模块。采用改进型Bouc-wen模型来模拟磁流变阻尼器。利用Fuzzy-PID复合控制技术,即利用模糊规则实现了对PID参数的在线修改,使控制器能按操作者最初设定的规则进行自动调整,以便获得更好的控制性能。仿真结果表明:与常规PID控制相比,Fuzzy-PID控制具有更好的控制效果,不仅能够更有效的降低车身加速度、侧倾角加速度与俯仰角加速度,而且能较大的改善悬架动扰度,提高车辆的舒适性和安全性。

二自由度PID内模主汽温控制

基于内模控制理论,针对电厂主汽温被控对象的大惯性、大滞后特点,设计了一种二自由度PID控制系统。设计的二自由度PID控制器有两个调节参数,一个调整系统的位置跟随性能,另一个主要用来调整系统的干扰抑制特性和鲁棒性。对控制系统进行仿真试验,仿真结果表明设计的控制器具有良好的位置跟随性能、抗干扰性能和鲁棒性。

车辆座椅悬架自适应模糊PID控制及仿真

为提高车辆座椅悬架减振性能,建立了简化的三自由度车辆座椅悬架模型,结合模糊控制与PID控制理论提出了座椅悬架自适应模糊PID控制方法。该方法中以座椅垂直振动速度的误差为控制参量设计了PID控制器,将座椅垂直振动速度误差及误差变化率作为模糊控制器的输入变量,利用模糊控制规则对PID控制器参数进行在线自调整。以C级路面白噪声随机信号为输入,利用MATLAB/Simulink对自适应模糊PID控制器进行了仿真。结果表明:相对于不加控制和PID控制的座椅悬架系统,自适应模糊PID控制方法可以明显改善座椅质心处的垂直振动加速度。

基于专家PID和模糊PID的双模态改进型Smith预估器在苛化工段的应用

针对碱回收过程中苛化温度滞后时间长、惯性大及非线性的特点,结合专家PID和模糊PID智能算法,设计了专家/模糊双模态改进型Smith预估控制系统。根据温度的偏差选择专家PID或模糊PID控制器,来提高准确性和快速性。最后仿真和实际应用表明,改进型Smith预估控制系统可有效抑制滞后时间长对系统稳定性的影响,控制效果良好。

实用二自由度PID控制

对两种实用二自由度ＰＩＤ控制器进行了讨论，指出它们结构简单，在稳定性、参数整定及使用操作上与常规ＰＩＤ调节器完全一致，适合在各种集散型控制系统中使用。

铝合金脉冲MIG焊干伸长二自由度PID控制

针对铝合金脉冲MIG焊接过程中干伸长的二自由度PID控制进行研究.在设计送丝速度阶跃对干伸长响应,获得辨识模型的基础上,分别采用二自由度PID和常规PID算法,在最佳参数条件下对其控制效果进行对比仿真.在仿真结果的基础上利用Matlab/Simulink、采用xPCTarget的实时目标环境进行焊接,建立基于二自由度PID的焊接控制系统并进行实时控制研究.结果表明:在铝合金脉冲MIG焊接过程中,二自由度PID控制器具有更高的精度和更快的响应速度,可以有效地控制焊丝干伸长的稳定性,能满足焊接过程的稳定.

模型参考自适应PID控制在磁轴承中的应用

针对单自由度主动磁悬浮轴承系统的非线性、开环不稳定性特点,将模型参考自适应PID控制算法应用到主动磁悬浮轴承系统的控制器中,通过MATLAB软件的S-Function功能块进行仿真,结果表明:系统的响应速度、动态性能、稳态性能均较好,转子能够实现稳定悬浮,在有扰动情况下有较强的抗干扰及恢复能力,鲁棒性强。

装甲车辆悬挂系统模糊PID控制仿真研究

坦克、步兵战车、自行火炮等装甲车辆被视为陆军最主要的突击力量,在地面突击、火力压制、远程火力支援中发挥着重要作用。行驶平顺性、操纵稳定性决定着装甲车辆的性能,而振动是引起装甲车辆技术变化的主要因素,减小振动的有效途径之一是设计选用合理的悬挂系统。装甲车辆的悬挂系统主要有被动悬挂、半主动悬挂和主动悬挂,半主动悬系统因具有阻尼系数可调、成本低等优势获得广泛应用。本文采用双sigmoid函数构建磁流变阻尼器力学模型,选择模糊PID控制器作为半主动悬挂系统控制器,应用MATLAB/Simulink软件对随机激励下装甲车的振动特性开展仿真研究。结果显示,相比被动悬挂,基于模糊PID控制策略的半主动悬挂系统的减振效果良好,可有效抑制装甲车辆的振动。

一种基于粒子群算法的二自由度PID控制器优化设计

粒子群算法在解决复杂问题的优化设计上具有算法简单,计算速度快的优点,将粒子群算法引入到二自由度PID控制器的参数整定中,用于改进二自由度PID控制器参数整定的效率并进行了仿真实验,仿真结果表明,系统同时具有了最优的目标值跟踪特性和干扰抑制特性。

非线性PID控制技术在飞艇上的应用

基于飞艇在自主飞行控制系统的开发,本文在对飞艇进行建模的基础上,考虑其附加质量、推力矢量等因素影响,建立了完整的六自由度数学模型。对六自由度模型利用小扰动法进行了线性化,得到了飞艇的状态方程,并将其分为纵向和侧向两组,采用先进PID控制器设计飞艇俯仰和偏航两种姿态的控制律。