基于Expert-PID算法的矿山球磨机物联网控制系统的设计

针对矿山球磨机采用手动控制呈现出的工人劳动强度大、易受主观因素缺点,或者采用传统PID控制矿浆浓度中出现的稳定性差、波动大、精度低等落后状况,提出设计开发基于Expert-PID算法的矿山球磨机物联网控制系统;文中首先构建了一个五元组的球磨机的模型BallMill=<Ore,Ball,Water,Slurry>,设计出包含感知层、汇聚层、操作层、应用层等四层物联网测控系统宏观结构,进而介绍了传统PID算法与Expert-PID算法详细内容,重点论述了矿山球磨机Expert-PID算法物联网控制系统的原理结构与专家调控规则;通过企业应用实践与对比实验表明,该系统采用Expert-PID算法比传统的PID算法具备更好的鲁棒性、稳定性与可靠性。

一类基于Expert-PID的智能阀门定位器控制方法

针对控制阀由于摩擦力和不平衡力等引起的阀门粘滞和死区等非线性特性,首先根据气动执行机构的机理以及工业现场采集的流量控制阀输入输出数据建立了一个描述阀门动态的模型。然后,根据输出流量的误差和误差变化趋势设计了基于专家规则库的Expert-PID定位器控制方法,同时对控制阀存在的粘滞和死区特性分别采用了Smith预估和改进Konkcer信号进行补偿。最后通过仿真对所提方法进行验证,结果表明该控制策略能有效地提高控制阀的调节速度和精度。

复杂石墨阵列快速时变热耦合控制方法

为了在高超声速飞行器结构热试验中准确模拟真实服役热环境,用快速时变热耦合控制方法对复杂石墨阵列进行控制.采用热耦合控制方法将瞬态热损失与瞬态黑体辐射量代入控制方程,实时获取试验件的真实热响应状态;研究了结构热试验热载荷典型历程及石墨阵列控制响应特性,设计了基于结构热试验的专家PID控制策略,给出了复杂石墨阵列全历程分段控制参数;研究了石墨阵列的电特性,设计了时变限伏控制策略,提高了石墨阵列的可靠性;设计了一种多温区耦合补偿控制方法,减小了温区间的耦合干扰.结果表明:试验得到的温度曲线与理论计算曲线在快速升温段的最大误差为4.8%,平稳段的最大误差为1.4%,下降段的最大误差为2.3%;有效减小了控制系统的超调量,提高了系统响应速度;使用快速时变热耦合控制方法在某试验中对复杂石墨阵列进行控制,控制误差小于1.2%.

基于STM32的轮式水产监控车控制系统设计

针对目前水产养殖监控装备自动化水平低、设备简陋等问题,设计了1套以STM32单片机为核心的轮式水产监控车控制系统。该系统由降压模块、无线通信模块、驱动模块等组成,其中驱动模块完成了监控车的行走、操作平台的升降及机械臂的伸缩等功能。通过2.4G无线网络技术,将遥控推杆信号和按键信号发送至信号接收机,控制PWM波来改变驱动电机的电压值,实现了监控车的行走功能。利用霍尔传感器实时反馈监控车的行驶速度,采用专家PID算法进行车速调整,实现了监控车的平稳运行;利用电源正接状态和反接状态的相互切换,通过电动推杆实现了操作平台的升降功能;通过脉冲数调整步进电机的转速完成了机械臂的伸缩控制。现场测试结果表明:监控车行驶速度在8 cm/s至32 cm/s区间内电机转速相对稳定,操作平台升降高度能够达到1.2 m,机械臂向外伸出能够达到1.5 m,监控车控制系统性能稳定可靠,达到了设计要求。

基于专家PID控制的云水含量传感器设计

本文设计了一种基于热线法的便携式微型云水含量传感器。该传感器探头采用环形加热片和测温铂电阻的新结构,保证了加热的均匀性和测温的准确性。通过理论公式推导和流体仿真,传感器设计的可行性得到了进一步验证,并得出云水含量与加热片加热功率之间的函数关系。采用32位STM32F103C8T6芯片为核心,其性能保证了传感器系统的稳定性。通过专家PID控制算法实时控制传感器迎风面温度。仿真结果表明:专家PID系统的响应速度更快,适应性更强。为进行实验测试,搭建了风洞实验平台。通过实验测量,当测试云水含量值为0.5 g/m^(3)时,加热片加热功率为1.4 W,计算出实际值为0.58 g/m^(3),满足设计要求。

刁口河河道及局部海域物理模型测控系统研究

淤积、延伸、摆动、改道是黄河口主要演变规律,黄河治理必须给黄河入海留有出路。刁口河作为备用流路、分洪通道、生态补水通道,其战略地位十分突出。因此,借助于物理模型试验手段开展刁口河相关重大问题研究至关重要。针对刁口河河道及局部海域实体物理模型,设计了一套潮汐模拟测控系统。该系统运行可靠、试验精度高,可实现上游流量、下游水位及流向等多边界耦合控制,为黄河治理提供技术支撑。

带电作业环境下双臂机器人机械臂运动轨迹控制

带电作业下静电会产生非正常吸引效应,导致机器人机械臂运动轨迹控制精度降低,为此提出了一种基于粒子群优化专家PID控制器的双臂机器人运动轨迹控制方法。首先构建了带电作业机械臂的动力学模型和机械臂的约束条件方程;然后根据实际值和期望值的误差,使用专家控制律确定了PID控制器的输出;最后利用粒子群算法优化PID控制器,建立了优化目标函数,实现了对双臂机器人机械臂运动轨迹的控制。实验结果表明,该方法能够提高轨迹控制的精度,并缩短轨迹控制时间,在实际工程中具有可行性和实用性。

深海矿产混输装备防堵塞调控技术与应用研究

为解决深海矿产混输系统中泵管堵塞影响矿物过泵能力的问题,针对3 000米级固液两相流混输装备系统提出深海混输泵防堵塞调控技术方案。通过对混输系统堵塞状态的判断、自动控制策略的研究和混输装备软硬件系统的设计,实现对混输系统的防堵塞调控;通过混输装备系统500米级海试,验证该方案的合理性、可靠性和稳定性,为后续深海混输装备的智能控制研究提供参考。

基于模糊专家库的核电LOCA试验温度控制

冷却剂丧失事故(loss of coolant accident, LOCA)试验是模拟核电设备在运行中突然出现冷却剂丧失而导致仓内温度骤然升高的场景,检验核电站用电缆、传感器等设备性能的一种标准化测试流程。为解决流入LOCA试验仓内高温蒸汽的温度控制具有非线性、迟滞大以及时变性的技术难题,使用Fluent软件模拟LOCA试验仓中的温度变化和蒸汽流场,并用MATLAB仿真对比模糊专家PID与经典PID的差异。以设计基准事故(design basis accident, DBA)鉴定曲线CPR1000和AP1000为标准,在现场进行了瞬态热冲击试验、喷淋降温试验和温度平衡试验。通过仿真和现场试验结果表明,采用模糊专家PID联合控制的温控系统比经典PID控制响应速度更快、鲁棒性更高、超调量更小,误差控制在±5℃以内,符合DBA曲线的温控要求,能够满足LOCA温控系统的自动化测试需要。

基于专家PID的锂云母浮选系统液位控制方法

现有锂云母浮选系统的浮选设备由于容积小,缓冲能力有限,若使用常规PID控制易造成浮选液面大幅震荡,导致生产操作过程中各作业产率波动较大,对浮选产品品质的稳定造成了极大影响。此外,由于作业设备之间缺乏联动,整个浮选流程抵御来矿扰动能力差,作业重新恢复稳定所需人工调节时间较长。由于现有技术方案均过分依赖人工手动经验操作,多以经验调节为主,易造成经济损失。针对设备特点,设计一种基于专家PID和协同控制策略的锂云母浮选系统液位控制方法,能够解决现有采用常规PID控制造成浮选液面大幅震荡,采用人工手动经验操作控制稳定性差等问题。

基于专家PID和SQP半自磨给矿控制方法及应用

在半自磨磨矿作业中,半自磨机的给矿通常是粒级分布较宽的固体物料,以实现利用物料自身做磨矿介质,在筒体内进行连续强烈地冲击磨剥达到粉磨的目的。宽粒级组成的固体物料则会导致矿量波动,从而导致控制难度增大,常规的PID控制算法无法满足现场实际需求。同时大多选矿厂半自磨机给矿设备为多台给料机联合布料,因为矿石自然分级等因素的影响,矿仓中的固体物料分布不均匀,存在各个给料机给矿块度和性质差异,给矿块度和矿石性质的巨大变化则会导致半自磨机功率的异常波动,严重影响了生产稳定。针对上述问题,设计开发一套基于专家PID和序列二次规划(SQP)的恒定给矿控制系统,实现给矿量及矿石块度分布稳定控制,达到半自磨机给矿控制恒定以及多给料机频率最优分配。

基于偏差组合专家PID的过渡包内压力智能控制

针对超薄非晶合金生产过程中过渡包内压力波动较大时会引起超薄非晶合金厚度不均匀且过渡包内压力受多种因素影响,常规PID控制效果不佳的问题,提出一种基于偏差组合专家PID的控制策略。分析过渡包内压力影响因素,提出一种自适应粒子群算法,用于优化BP神经网络的权值和阈值,构建过渡包内压力预测模型,得到过渡包内压力预测值,计算预测偏差;由设定值和测量值得到压力测量偏差,并将预测偏差和测量偏差通过权重因子进行组合;最后采用偏差组合后的专家控制器,在线调整PID系数,实现基于偏差组合专家PID的过渡包内压力控制。以某钢厂实际生产数据进行研究,结果表明:提出的控制方法上升时间小于30 s,超调量小于1%,稳态误差小于0.05 kPa,且可以稳定地跟踪过渡包内压力设定曲线,跟踪误差小于0.05 kPa,满足现场生产要求。与其他算法相比,该方法的控制效果更好,可用于超薄非晶合金生产过程中过渡包内压力控制。

提升机直流调速控制策略及现场调试

设计了一种基于专家PID的智能控制的矿井提升机,可以根据传动电机的转速变化进行在线调整,逐步提高调速控制系统的工作动态特性和抗干扰性能,并最终经由现场调试工作验证了专家PID控制策略对实际系统的性能改善效果。

基于专家PID的四旋翼无人机位姿控制器设计

为提升四旋翼无人机位姿控制器的性能,对常规PID控制器加以改进。首先分别基于滚转通道、俯仰通道和偏航通道动态模型设计常规PID控制器;然后引入专家控制策略,根据偏差及导数的变化趋势实时调整控制参数和结构;最后通过仿真实验对比了常规PID控制器和专家PID控制器的控制性能。实验结果表明:专家PID控制器能够改善四旋翼无人机位姿控制器的动态和稳态性能,具有较强的鲁棒性和抗干扰性。

汽车空调直流无刷鼓风机调速模块设计

大多数使用换向控制算法的直流(DC)无刷鼓风机调速模块,会导致鼓风机电机转矩波动,使得电机输出风量稳定性下降。文章使用恩智浦MC9S12XDP100单片机设计了一种直流无刷鼓风机的调速模块,开发系统硬件和软件,设计矢量控制双闭环算法,并运用专家系统模糊比例-积分-微分(PID)在转速外环中进行参数整定。通过对转速、风量等相关参数进行测试,实验表明,本调速模块有效解决了换向控制算法带来的转矩波动问题,提高了空调鼓风机风量输出稳定性。

磁悬浮开关磁阻电机悬浮力与旋转力的神经网络逆解耦控制

为了实现磁悬浮开关磁阻电机径向二自由度悬浮力与旋转力三者之间的完全解耦,首先对系统的数学模型进行了可逆性分析,证明该系统在一定条件下可逆,在此基础上应用神经网络逆系统方法,将非线性、强耦合的多变量系统转变成3个彼此无耦合的伪线性子系统,最后应用线性系统控制原理和智能控制理论,对这3个子系统设计了闭环专家PID控制器。仿真结果表明,系统具有良好的动静态性能。

新型高精度温湿度检测箱及其测控系统研制

为了克服传统温湿度检测箱价格昂贵、技术指标精度低、测控参数单一等缺点,研制了一种可靠性高、造价适中、自动化程度高的温湿度检测设备。该恒温恒湿箱在恒湿系统中采用了内、外双循环结构,在恒温系统中采用了二次恒温技术和分段测量方案,并采用了专家PID控制策略、硬件双重保护以及软件补偿等方法,实现了温度和湿度的精确测量和准确控制,提高了系统的性价比。该系统可广泛地应用于气象、温湿度检定、养殖等生产与科研单位,并且由于系统的灵活性和模块化,可以方便地满足其他场合。

基于专家PID控制器的伺服系统速度控制研究

为了满足永磁同步电机速度伺服控制系统较快的跟踪性能和较强的抗干扰能力的需求,提出了一种基于专家思想的PID控制算法,设置多种方式实现不同工况下的伺服控制,由于在速度进行更改时会出现较大偏差,通过引入RC滤波控制的方法解决当给定速度变化时输出突变的问题;并通过理论分析、仿真和实验研究,表明了专家PID控制器能很好地解决超调量及稳态误差方面的问题,对给定值和负载扰动具有很好的鲁棒性,永磁同步电机能获得很好的速度跟踪效果。

专家PID控制在主汽温控制系统中的应用

火电厂主汽温控制系统具有大惯性、大迟延和时变等特性 ,其控制水平的高低直接影响到锅炉的热效率和过热器管道、汽轮机等设备的安全运行 ,将主汽温串级广义被控对象拟合为一阶加纯滞后模型结构后采用将专家控制原理与常规PID控制相结合构成专家PID控制策略。仿真研究表明 ,该方法的控制效果优于常规的PID控制 ,能适应对象参数的变化并表现出良好的控制品质 。

盾构推进系统专家PID同步控制分析

在分析专家PID特性的基础上,设计了保证盾构推进系统推进缸同步控制的PID控制器。根据系统实际参数要求在AMESim里搭建了推进系统的仿真模型,并通过AMESim和MATLAB的接口程序,在MATLAB中搭建了基于控制比例流量阀流量的专家控制模型和普通PID控制模型,并对比了两种控制模型的频响特性,仿真结果表明推进偏差控制在4.5mm内。实验分析表明,专家PID控制系统对推进系统的同步性控制有较好的控制效果,两缸的同步误差控制在7.0mm左右,满足系统的控制精度要求。