拖拉机线控液压转向系统的双通道PID控制仿真与试验

拖拉机线控液压转向系统采用的单杆液压缸具有非对称性,为了提高转向系统的控制精度,提出了双通道PID(proportional integral derivative)控制方法,对液压缸活塞杆伸出和缩回的运动进行分通道控制。基于Sim Hydraulics模块建立线控液压转向系统的物理模型,对转向轮的跟随响应、阶跃响应进行仿真试验;同时搭建了线控液压转向系统试验台,进行台架试验,从而分析双通道PID控制对转向系统的影响。仿真试验得出双通道PID控制的跟随误差为0.473°、响应时间为0.273 s,且左、右转向跟随误差基本一致,均优于单通道PID控制,台架试验结果与仿真试验的效果一致。结果表明,线控液压转向系统在双通道PID控制下响应快,跟随误差更小,具有良好的跟随性和较高的控制精度。

基于视觉神经元PID的AGV轨迹跟踪控制器

为了提高视觉自动导引车(automated guided vehicle,AGV)的轨迹跟踪精度和控制器系统鲁棒性,提出了一种基于视觉神经元系统处理偏差数据的轨迹跟踪控制器。首先建立含有神经元的图像数字化和传感器辅助数据的处理系统,然后建立AGV视觉神经元运动学模型,将航向偏差和辅助数据误差作为视觉神经元PID纠偏路径控制算法跟踪控制器的输入变量,利用无刷直流电机数学模型和AGV纠偏运动学模型建立最优控制算法,最后通过纠偏电压导入双通道PID实时调节驱动轮的差速以实现AGV能按更快速和最优化的路径纠偏。实验结果表明,利用视觉神经元PID纠偏路径控制算法,体现为寻轨时间更短,转向突变时反应更机敏;在横向偏差1 m的直线行驶中,回归直线用时提高30%,其左右横向误差均不超过1.7 mm,误差减小了68%,AGV做出迅速反应和提高导航精度时,也能满足跟踪控制器的鲁棒性。

农用底盘主动平衡试验平台与控制系统设计与试验

常规的农用作业装备很难适应坡地作业环境,为了使作业车身在坡地作业时保持水平,以主动平衡系统作为研究对象,开发了主动平衡试验平台及控制系统。基于Sim Mechanics与Sim Hdraulics模块建立了机-电-液多物理域仿真模型;针对双作用非对称式液压油缸推程与回程运动的不同特性,采用双通道式PID控制策略进行控制,分别对液压油缸跟随响应、位移误差变化、速度阶跃响应与平台双轴倾角进行仿真分析。仿真表明,双通道PID控制下最大跟随误差为1. 90 mm,响应时间为0. 228 s,极限状态下平衡时间为2. 98 s。与单通道PID控制相比,其最大控制误差降低49. 3%,响应速度提高了45. 8%。在实验室模拟8种不同坡度,对主动平衡试验平台进行响应时间和平衡效果测试,系统响应时间为0. 328 s;随着坡度的增加,试验平台调平最大误差为1. 14°,最大均方根误差为0. 299°,主动平衡试验平台及控制系统达到了设计要求。

双通道半导体激光电源控制技术

研制了一种808 nm/635 nm双通道半导体激光器驱动电源,主要由恒流源驱动和温控电路两部分组成。通过12位DA的输出电压对两个通道的驱动电流进行控制,808 nm和635 nm通道的电流驱动范围分别为0-3 A和0-1 A,控制精度分别为0.73 m A和0.24 m A。温控电路由温度传感器、差分放大电路、比例积分微分（PID）控制电路和半导体制冷器（TEC）驱动电路组成,采集的温度信号与设定的温度值进行差分放大后通过硬件PID控制驱动TEC进行制冷制热,实现温度控制以保证输出功率和波长的稳定。在室温23℃下进行应用测试（设定工作温度为25℃）,10 min内,808 nm通道在2.2A驱动时,功率不稳定度为1.805%;635 nm通道在640 m A驱动时功率不稳定度为1.233%。两个通道的P/I特性曲线线性拟合结果的校正决定系数（Adj.R-Square）都大于0.998。

塑料挤出机双通道智能温度控制系统的设计

基于Smith预估补偿理论,结合系统升降温特点及数字PID调节、单片机控制技术,采用加热、冷却双通道控制的方法,设计了一种塑料挤出机温控系统。仿真结果表明:该温控系统能有效克服纯滞后对控制系统稳定性的影响,具有较好的鲁棒性,且系统控制方便,温控系统的控制精度高。

三重化交错并联DC/DC变换器优化控制研究

设计了一种适用于大容量储能系统功率控制的三重化交错并联双向DC/DC变换器。针对具有强非线性、滞后和参数存在漂移的DC/DC变换器,采用平均状态空间法进行了数学建模及分析,提出了基于电流和电压的双闭环PID控制方案,使用了幅相裕度法对PI参数进行整定,最后设计实验验证了所采用的控制策略。实验结果表明,变换器在较宽的工作范围内实现了零电压开关工作,消除了动态电流变化导致的过充和过放,在较大负载变化范围内实现了95%以上的效率。

强耦合双通道热分析炉温度跟随控制策略研究

量热仪作为化学品热危险性评估的主要工具之一,其热分析炉温度控制的准确性、通道间温度无差异性是保障样品放热量检测精度的前提。针对该类炉体纯滞后、大惯性及通道间强耦合的特性,提出了一种将功率补偿、模糊PID与跟随控制相结合的控制策略。此策略无需准确的数学模型,计算简单。实验结果表明,该控制策略相比于传统PID控制具有响应快、超调小、双通道温差小的特点,满足双通道热分析炉匀速升温控制中速率准确性和双通道温度一致性要求。

基于电桥式氢气敏感探头的温控系统设计

基于自主发明的升温模式工作氢气敏感探头,开发了具有实时反馈温度控制、桥式数据处理和显示功能的高选择性氢气传感器微系统。控制与读出系统基于STM32F103C8T6硬件平台搭建,围绕桥式测量需要设计了外围电路,开发了双路比例—积分—微分(PID)温度控制算法,集成了兼具温度检测和加热两种功能的薄膜铂(Pt)电阻,能够使探头工作温度保持在最佳温度范围内。系统上电后响应迅速,读出误差小且信号稳定。

双通道闭环步进电机控制器设计

针对单边驱动的大跨度、长行程直线运动平台存在翻转力矩的问题,设计并开发了一套双通道闭环步进电机运动控制器。采用"控制+驱动"的硬件架构,以STM32和FPGA为控制核心,设计了该运动控制器的硬件电路,并紧密结合数控系统原理,设计了控制器系统软件架构;在经典PID闭环调节架构的基础上,引入同步偏差调节项构成了适用于双通道同步偏差调节的新型闭环同步运动控制算法;搭建了典型的"双边驱动"实验平台,分别在空载工况、带载工况和变载工况下,以不同的速度和位移指令测试了该运动控制器的定位误差、同步误差和加减速性能。研究结果表明:双步进电机的位置定位误差和位置同步误差均保持在0~0.095 mm范围内,系统运行流畅且无任何卡顿现象,达到了预期的功能和性能要求。

基于反演法的单兵制导火箭弹仿真研究

为满足单兵火箭弹体积小、质量轻、低成本的设计要求,建立了由两路舵机控制的俯仰、滚转双通道单兵火箭弹模型,差动进行滚转控制,同向偏转进行俯仰控制,应用反演法对俯仰通道控制器进行设计,并与PID控制进行对比分析。同时,为了与三通道控制作对比,引入偏航控制。研究结果表明,该控制器的解耦性能优于PID控制,具有良好的跟踪效果。在主要气动参数摄动的情况下,它能保持一定的鲁棒性和抗干扰能力。反演控制器可以满足双通道单兵火箭弹的控制要求,与三通道控制相比,提出的两路舵机控制模型具有更加灵活的弹内布局,更符合单兵火箭小口径、低成本的要求。

双通道智能温度控制仪在塑料挤出机上的应用

简要介绍了N 880 0型智能型双通道 (加热 /冷却 )

一种新型单体共负极锂电池组恒压充电控制策略

为实现2组电池单体共负极新型锂电池串联化成分容的充电控制,设计了一种应用于高压串联分容的双通道恒压模块电路拓扑,并集合串联分容系统工作模式详细分析了电路拓扑的工作状态。同时,提出了一种基于比例-积分-微分(Proportional-Integral-Differential,PID)与零极点补偿相结合的电压电流双闭环控制策略,并通过DSP280025编程实现。在实验室搭建了完善的实验样机,验证所提出电路拓扑和控制策略的可行性。经过测试,锂电池在恒压充电过程中的控制精度可达0.02%,同时充电电流平滑无跳动。