湿法脱硫自适应Smith实时跟踪控制系统设计

Smith预估控制系统能解决工业湿法脱硫控制系统参数复杂多变、滞后严重、无法实时跟踪控制等问题,但对数学精度要求高,且实时负荷波动频率较高时,对系统控制性能会产生很大影响。针对该问题,设计自适应Smith实时跟踪控制系统,不仅能解决滞后问题,还能实现系统实时跟踪、误差快速稳定。对自适应Smith实时跟踪控制系统进行仿真实验,并与Smith预估控制系统进行对比,结果表明,自适应Smith实时跟踪控制系统能实时跟踪负荷变化,及时调节系统误差,抗干扰性和鲁棒性更优,具有较强应用价值。

基于Smith预估模糊PID的氨法脱硫控制策略

氨法脱硫系统存在滞后大、非线性和实时负荷跟踪性差等问题。针对该问题设计的Smith预估控制器通过补偿延迟时间提高了系统的实时性。但通常采用试凑法来设定系统中的PID(Proportion Integral Differential)参数,导致系统稳定性较差。文中提出模糊PID参数自适应整定控制方法,通过模糊控制器求得PID的3个参数的调整值,自适应地调整PID参数,将SNO_(x)的浓度控制在预设值附近。与传统阶跃信号判断控制效果不同,文中所提方法以实时的负荷数据来进行模型仿真,数据仿真结果也证明了Smith预估模糊PID控制器的可行性。系统稳定时SNO_(x)浓度与预设值的误差在0.5 ppm以内,缩短了调节时间,表明所提方法改善了氨法脱硫控制系统的实时跟踪性,实现了快准稳的脱硫控制性能。

基于时滞追踪的实时混合试验自适应补偿方法

实时子结构试验方法因其高效、适用面广,近20年来受到结构试验领域的重视。虽然近年来硬件技术有所提升,但仍受到一些限制,例如,作动器加载时运动机构和控制回路存在时滞,导致无法准确地施加位移。故实时子结构试验中,如何消除时滞影响成为试验成功与否的关键所在。为了减小和消除实时子结构试验中时滞的不利效应,该文首先根据液压伺服作动系统和Simulink建立了实时子结构试验平台,而后提出了基于时滞追踪的自适应补偿方法,最后采用数值仿真和子结构加载试验进行了验证和参数分析。结果表明:该算法可根据作动系统负载不同对时滞实时自适应地补偿,从而避免迭代试验。该方法不改变原控制器固有算法,也无需对系统时滞参量进行预判定或系统辨识,只需将提出的自适应补偿算法串联接入到系统之中即可,实用性、鲁棒性好。算法对非线性系统导致的时变时滞效应也有理想的补偿效果,通过一个铝合金梁的弯曲测试说明了该算法的正确性,可推广应用于结构实时仿真试验。

尺度自适应结构输出目标跟踪算法

针对目标尺度明显变化时采用固定尺度的结构输出目标跟踪算法容易出现跟踪失败的问题,提出一种改进的尺度自适应目标跟踪算法。新算法在传统结构输出跟踪算法基础上,将目标运动信息引入候选样本采集过程,通过自举滤波器的状态转移模型预测目标的当前位置和尺度,生成一组多尺度候选样本集,避免了固定尺度的密集均匀采样,实现尺度自适应的同时降低了算法的计算量。实验结果表明,所提算法在目标发生明显尺度变化、部分遮挡以及旋转等情况下具有较高的鲁棒性,且实时性相比于传统结构输出跟踪算法明显提高。

基于模糊CMAC神经网络的XY平台交叉耦合控制

针对永磁直线同步电机(PMLSM)驱动的XY平台系统的负载扰动、任意加工曲线轮廓误差模型复杂及双轴参数不匹配等会影响加工精度的问题,XY平台单轴采用了能反映人脑认知模糊性和连续性的模糊小脑模型关节控制器(FCMAC)设计速度控制器,在两轴之间采用实时轮廓误差估计模型和交叉耦合控制(CCC)进行轮廓控制器的设计,可同时减小跟踪误差和轮廓误差.FCMAC可准确及时地抑制负载扰动,交叉耦合控制削弱了双轴参数不匹配的影响.仿真结果表明,所设计的XY平台控制系统具有较高的轮廓精度和较强的鲁棒性.

氨法脱硫自适应实时跟踪控制系统

在氨法脱硫系统中,可采用预估补偿装置来补偿传感器检测过程存在的延迟时间,但该方法数学模型中参数的误差对控制性能产生很大影响,无法实现负荷实时跟踪。针对该问题,提出负荷跟踪的模型参考自适应实时控制系统,将模型参考自适应系统运用到氨法脱硫系统中,与传统采用常规阶跃响应特性来判断算法效果不同,是以实时的过程控制模型进行模拟计算。数据仿真结果表明,系统跟随性好且反应迅速,能有效抑制误差使系统快速趋于稳定。自适应实时跟踪控制系统在系统误差、实时跟踪效果及鲁棒性上更具优越性,在实际工程领域更具应用价值。

三自由度直升机实验平台及姿态跟踪控制器设计

介绍了设计的三自由度直升机模型的系统构成,建立了系统的俯仰轴控制模型,并依此设计了俯仰轴的状态反馈跟踪控制器与神经网络自适应控制器。为实现设备的在线实时控制编写了基于VC的上位机软件用于控制设备、调试参数以及观察系统的姿态跟踪控制效果。基于Matlab将两种控制器仿真后在实验平台上验证并对比分析,实验结果表明,神经网络自适应控制器能更稳定更好地实现三自由度直升机的姿态跟踪控制。

全开放可实时监控式双馈风力发电实验平台研究

针对目前风力发电实验平台底层代码不开放、编程繁琐、实时监控差等缺点,研发了一套开放、易编程、实时性强的风力发电实验平台。分析了双馈风力发电机组的运行原理。首次推导了以直流侧电压误差和igq误差作为输入量α、U的网侧幅相控制。推导了基于定子电压定向的空载并网及功率外环和电流内环的双闭环最大功率跟踪控制。在Simulink环境下仿真,验证了控制策略的有效性。搭建了以PLC和NI Compact RIO为核心,Lab VIEW程序实现控制策略和监控的风力发电实验平台,对并网及最大功率跟踪进行实验。实验结果表明在该实验平台上可以准确、可靠地进行风力发电技术研究。

预估型氨法脱硫控制系统研究

燃煤发电系统中氨法脱硫控制系统具有时变、大延时、大惯性的特点。针对典型的大延迟系统,文中提出基于Smith预估器的脱硫控制系统,通过抵消系统被控对象中的纯滞后环节来提高系统的实时性。Smith预估器依赖准确的PID模型,系统中PID参数整定仍存在不确定性。利用SOA算法对PID参数进行整定,将绝对误差积分ITAE作为适应度函数,通过对适应度值的不断寻优,找到最佳的比例积分微分系数组合。仿真结果表明,相较于Smith预估器控制下的脱硫系统,基于SOA的Smith预估PID控制系统跟随性好且反应迅速,调节时间缩小为原来的9%,峰值时间缩小为原来的5%,具有较小的超调量,系统的实时性和稳定性得到保证。上述结果证明该算法对工程控制系统有效,并具有良好的应用前景。

变负载柔性悬臂梁的多模型混合自适应振动主动控制

面向末端具有可变负载的压电柔性悬臂梁振动主动控制,本文提出了一种基于改进多模型切换性能指标函数的多模型混合自适应振动主动控制方法.通过引入包含次级通道与结构正反馈通道的预滤波器,消除了抑振作动器与参考传感器之间的结构振动正反馈对振动主动控制的负面影响.通过构建以压电智能柔性悬臂梁为受控对象的MATLAB xPC实时验证平台,针对单频扰动、双频窄带扰动以及宽带扰动,开展了实时实验对比验证.相关实验结果表明:本文所提出的多模型混合自适应振动主动控制方法是可行的,能够显著改善负载变化情况下的振动抑制效果,且收敛速度较快.

硬脆非球面光学镜精密磨削与自适应控制方法

针对硬脆非球面光学镜硬度高、型面特殊、加工面积大、加工质量要求高的特点,提出了一种基于法向跟踪的、以圆筒形砂轮端面进行磨削的非球面范成精密加工方法。在此基础上,进一步设计了智能化的实时检测与自适应控制方法。应用这些方法实现了磨削运动轨迹的精确控制、砂轮磨损的自动补偿、磨削压力的自动控制、工艺参数的自动调节。实验结果表明:以圆筒砂轮端面进行磨削的、基于法向跟踪的非球面范成精密磨削法可以保证非球面的面形精度,砂轮磨损实时检测与自适应控制方法能提高加工质量和效率。