基于自适应PID的屏蔽门无刷直流电机控制研究

地铁屏蔽门作为城轨交通的重要部分,无刷直流电机是主要的执行机构。在屏蔽门控制中存在速度慢、易干扰、效率低。该文提出了速度环模糊参数自适应PID算法。建立模型并搭建双闭环控制系统。通过实验得出:在模糊参数自适应PID算法的控制下,速度曲线基本没有超调;与稳态误差相比,参数自整定算法的稳态误差为2.7%;参数自适应算法控制系统具有响应速度快、动静态性能好、自适应性能好、系统鲁棒性强且运行平稳,在地铁屏蔽门控制中的控制效果更佳。

基于改进PID算法横列式双旋翼无人机系统

横列式双旋翼无人机相较于传统固定旋翼无人机具有更强的机动性与续航能力,但是传感器测量误差会影响其控制精度。针对这一问题,在理论模型方面完成了动力学模型的推导并整定了相关物理参数;在控制算法方面自主开发三轴加速度计误差补偿算法,并创新性将该算法与传统PID控制算法结合形成改进串级双闭环PID算法,可以实现对三轴加速度计测量值累积误差的抑制,同时利用Simulink进行了30次系统控制仿真,仿真结果表明:改进PID算法理论上针对y轴位移、滚转角、俯仰角与偏航角可分别降低约78%、26%、19%与44%系统超调量;在实验测控方面搭建了试验样机+测控地面站系统,最终完成10组空中悬停对比实验。实验结果表明:改进PID算法试验样机悬停高度、滚转角、俯仰角与偏航角的稳态误差较传统PID算法减少约35.68%、49.04%、2.33%与55.96%,验证了改进控制算法的精度与实际有效性。

基于舵向结构原理的新型机器人底盘系统设计

为了提高轮式底盘机器人的灵活性、应对复杂地形的适应能力,提出了一种舵向结构的高机动性移动机器人。该机器人通过舵向结构在运动过程中对速度和方向分别控制以适应地形变化,在提高运动效率的同时也减少了运动分量对轮组造成的磨损。使用Solidworks和MATLAB分别对机器人的运动过程和控制系统仿真,研制出物理样机并进行组合运动、绕点运动等测试,结果表明:该机器人能够通过4个轮组的组合运动实现整体控制,在4 s内以0.3 m/s的速度绕半径为15 cm的圆运动一周,误差保持在1 cm以内,验证了该机器人的灵活性。

基于PID控制和遗传算法的半导体激光器温控系统

为了实现半导体激光器温度的精确控制,设计了将PID控制与遗传算法相结合的高精度温度控制系统.该系统使用热敏电阻与光电二极管进行测量和反馈半导体激光器的温度值,并用热电制冷器作为温控执行器,构成了双闭环控制系统,提出了利用遗传算法在线优化PID参数的方法,根据实时测量偏差、控制器输出和上升时间构建函数作为待优化的性能指标,从而动态调整控制器的参数.结果表明,系统能够实现高精度的温度稳定控制,稳定度达到0.027%,温度偏差为0.002℃,控制效果优于传统的PID控制,具有较好的应用价值.

模糊自适应PID控制的双闭环风压调节系统

针对工业通风系统存在大惯性、时滞、非线性的特点,以及常规PID控制、模糊控制中存在参数不易整定、自适应能力有限的问题,提出了一种转速、压力双闭环调节输出参数的控制策略。该控制系统将串级控制与通风系统相应环节的数学模型相结合,由PID控制器调节内环转速参数,模糊自适应PID控制器调节外环风压参数,保持输出风压的恒定。仿真结果表明,该控制方法具有响应速度快、超调量小、抗干扰能力强的优点,能够显著地提高通风系统的风压精度,节能效果良好。

基于改进遗传算法的直流电机双闭环调速系统控制参数整定

直流电机的双闭环控制被广泛应用于直流拖动系统,采用的控制器是传统的PI控制器。在工程应用中,通常采用人工整定PI控制器的参数,往往不能得到最优的控制参数。同时,许多研究采用智能群算法进行整定。针对直流电机双闭环系统的PI参数整定,提出了一种基于改进遗传算法的参数整定方法。与传统遗传算法相比,改进遗传算法的整定效果更佳,具有较快的响应速度、较好的稳定性和较小的超调,更适用于对直流电机双闭环调速系统的控制参数进行整定。

基于退火PSO-PI与重复PR的图腾柱PFC

功率因数校正(power factor correction,PFC)被广泛应用于车载充电机以提高充电效率、减小对电网产生的谐波污染。本文常用的双闭环比例积分(proportional integration,PI)控制的基础上,研究了退火粒子群算法(particle swarm optimization,PSO-PI)和改进重复比例谐振(proportional resonance,PR)控制,通过退火PSO算法对电压环的PI控制器参数进行优化,提高了响应速度;将电流环由PI控制变为改进重复PR控制,以解决PI控制对高频信号跟踪能力弱的缺点,并选用了近几年比较热门的图腾柱PFC拓扑结构,最终提高了响应速度,降低总谐波畸变率(total harmonic distortion rate,THD)。最后通过Matlab/Simulink仿真验证了控制策略的正确性,相比传统的图腾柱PFC,响应速度得到一定提高,THD值降低了2.07%。

基于ABMSSA的PP算法分布式自动驾驶轨迹跟踪控制策略

针对在轨迹跟踪控制中横向纯追踪控制算法前视距离的选取受车辆速度影响较大的问题,本文设计了一种改进樽海鞘优化算法对纯追踪控制中的前视距离进行实时调整优化。首先在纯追踪控制模型的基础之上,采用横向误差作为主要决策参数,设计了改进樽海鞘优化算法的目标函数,同时还在算法中引入布朗运动和自适应权重以防止陷入局部最优解和提高算法的收敛速度。其次本文还设计了纵向双环PID控制算法用于实现智能体车辆对于参考速度的跟踪。最后在智能体车辆实际平台上对所提出的基于分布式纵向双环PID控制算法、横向前视距离优化的纯追踪控制算法进行实验验证,并且设置多组对比实验。结果表明采用基于前视距离优化的纯追踪轨迹跟踪控制控制算法具有最优控制性能,其中最大横向误差为0.068 m,平均横向误差为0.014 m,相较于模糊优化其控制精度提升了24.73%。

双轮自平衡车的双闭环式PID控制系统设计与实现

双轮自平衡车是一种集环境感知、规划决策、自主驾驶等功能为一体的综合性系统。提出了一种双闭环式PID控制系统实现双轮自平衡车的控制。针对传统的PID控制算法的缺陷,该系统引入了双闭环式PID改进平衡车的控制算法。同时对平衡车的硬件系统与软件控制系统进行了设计、实现与分析。实验表明:所提出的控制系统是有效可行的,提高了平衡车的稳定性和动态响应性。

计算机数据融合算法下植保机精准化作业研究

针对我国传统的植保机在精准化作业和自动化喷洒方面存在的不足,基于计算机数据融合算法对植保机精准化作业进行了设计试验。植保机的主要组成包括控制单元模块、信息采集模块、传感器模块、数据传输模块和变量执行器模块。为了实现植保机的精准化作业,对植保机的飞行姿态调整和变量喷药过程进行了算法设计。其中,飞行姿态控制采用双闭环位置式PID控制算法,喷药过程采用改进的遗传PID控制算法进行控制。为了验证植保机精准化作业的效果,对其进行姿态控制和变量喷药试验。结果表明:植保机姿态控制良好,能够完成精准化喷药。

基于MATLAB的四旋翼无人机飞控PID仿真设计

四旋翼无人机因其结构简单,可灵活操作等优点而备受关注,并成功应用在各个行业,特别是在农业植保等领域。本文根据四旋翼无人机的姿态数据解算与融合滤波算法,设计了双闭环级联PID控制器,以实现无人机飞行的稳定性,并利用MATLAB开展软件的仿真实验,验证了所设计控制器的有效性。

基于79F9211单片机的无刷直流电机控制器设计

随着无刷直流电机的广泛使用,其控制器市场竞争愈发激烈,优良的性能和低成本之间的矛盾日益突出。硬件部分采用了较高性价比79F9211单片机为控制器,设计了IGBT驱动电路及其他辅助电路,完成了一种三相无刷直流电机控制系统。在双闭环调速环节,采用改进的积分分离PI算法,优化了电流采集的数字滤波算法,满足了无刷直流电机控制的动态和静态性能要求,降低了控制成本。最后通过实验验证了系统的可行性。

磁悬浮精密隔振器结构设计及控制算法研究

针对半主动隔振器存在精度不高、频带较窄等问题,设计了一种由永磁铁和电磁铁组成的混合磁悬浮隔振器结构,建立了动力学数学模型。根据控制精度和要求,提出一种改进型的双闭环控制策略,即采用改进型遗传算法对外环的自抗扰控制器(ADRC)参数进行优化,采用模糊神经网络对内环的PID控制器参数进行实时整定。通过MATLAB仿真比较,结果表明,采用优化控制算法后,系统超调量将小于1%,隔振器各参数稳定时间缩短了1.5 s左右。可见,改进后的控制算法具有较快的收敛速度,从而使混合磁悬浮隔振器具有更好的隔振性能。

基于改造粒子算法的双闭环直流电动机调速研究

传统的直流电动机PID控制器在当前的双闭环直流电动机之中应用广泛,但是其在工业生产的应用过程中也开始显现出一定的不足。针对现有PID控制器在参数整定及其优化方面存在的缺陷,研究了一种基于改造粒子算法的新型直流调速系统,从而实现了PID控制的参数实时在线优化。实验表明,改进的算法与传统算法相比较,其动态性能指标更为优异,同时跟随性与鲁棒性更佳。

基于不同电机的拖拉机自动导航转向控制系统性能对比

为了提高拖拉机在农田环境中自主导航作业的控制精度,设计开发了3种基于不同类型电机的方向盘转向控制系统,在分析步进电机、伺服电机和步进伺服电机3种电机的参数及其性能差异的基础上,设计了拖拉机自动转向执行机构,并配备了工控机PC、PLC控制器、前轮转角检测机构和GNSS定位系统等设备。设计了工控机车载终端软件,能够实现自动导航的嵌套双闭环控制及相应PID控制算法,设计了控制系统的电气原理图和PLC转向程序,在混凝土路面和田间播种作业两种工况下进行了拖拉机自动导航实验。实验结果表明,当拖拉机作业速度为0.8m/s时,两种实验条件下,步进电机导航系统的均方根误差分别为8.81cm和12.09cm,伺服电机导航系统的均方根误差分别为4.85cm和10.55cm,步进伺服电机导航系统的均方根误差分别为4.54cm和5.53cm,步进伺服电机在方向盘转向控制系统中自动导航效果较好。

四旋翼飞行姿态测试平台设计及稳定性分析

四旋翼飞行器非线性、强耦合以及欠驱动的特性极大地增加了算法设计与姿态控制的难度。为了减少四旋翼飞行器飞行过程中不必要的干扰因素和事故率,自主设计了四旋翼飞行姿态测试平台。通过对系统进行受力分析和动态建模,采用能够快速稳定的双闭环串级PID控制算法设计了姿态控制器,并使用卡尔曼滤波算法进行姿态估计,然后分别在Matlab环境和平台上验证了飞行姿态的稳定性。实验结果表明了平台设计的合理性和可行性,是一种有效的四旋翼飞行姿态测试平台。

语音控制的四旋翼飞行器设计与实现

基于语音识别技术,设计了一套语音远程控制四旋翼飞行器的系统;使用LD3320语音处理芯片和STM32微处理器实现语音识别功能,采用NRF24L01将识别结果传输到飞行器;选用STM32作为四旋翼飞行器的主控芯片,采用六轴运动组件MPU6050、三轴数字罗盘HMC5583L等传感器对飞行器的姿态进行实时测量,再利用数字滤波器对姿态信息进行处理,然后采用四元数进行姿态解算,最后运用双闭环PID控制算法实现姿态控制的要求;测试结果表明,通过语音可以控制四旋翼的正常飞行及姿态变化,系统稳定可靠。

超低频高精度数控电流源研制

采用PC机和数据采集卡为核心处理器,使用Labview9.0编制控制软面板,设计并实现了超低频高精度数控电流源。系统采用双闭环控制方式,外环借助Labview9.0编写数字PID算法和数据采集卡的D/A,通过比较预置电流与采样电流实现数字PID控制;内环通过由大功率运放OPA548构成的V/I转换电路对负载电流进行自动调节和恒流控制。此系统具有良好的电流设定值跟随特性、恒流特性和控制精度,还可实时显示电流值,带有过温、过流保护功能。

基于STM32芯片的自平衡机器人

科技发展之快,机器人的种类也越发之多,其中自平衡机器人在控制性、生产经济性、功能拓展性等方面比轮式机器人有明显的优势。STM32单片机是机器人的基础部件,并通过MPU6050陀螺仪模块收集机器人机身的角度和加速度数据,对平衡机器人做姿态检测。机器人的速度数据通过霍尔传感器被反馈到处理器,经处理器的分析处理后调整左右电机转速来维持机器人平衡。经过我们的测试结果表明自平衡机器人控制系统是可以实现的,并且在普通的平衡机器人基础上我们还增加了抗干扰能力,实现了在没有人为干扰下可以自己实现直立和平衡。

润叶加料工序含水率控制及相关算法研究

制丝生产线润叶加料工序在含水率控制过程中,采用传统的单闭环控制方式,仅凭操作人员的经验设定喷水量对物料进行加水,导致出口片烟含水率波动较大、控制失调,影响成品烟丝的内在质量。为此,采用带前馈-串级双闭环控制方式,对润叶加料工序的含水率控制及其控制算法进行了优化改进。该控制方式将来料含水率波动、加料比例、直喷蒸汽和温度等影响因素进行了精确的量化处理,并对其控制算法进行了改进完善,较好地解决了出口片烟含水率波动大的问题。实际运行效果表明,带前馈-串级控制系统是制丝生产过程中改善和提高片烟加工含水率稳定性的一种有效控制方案,改进后该工序点含水率控制合格率由原来的80%提高到99.8%以上,保证了成品烟丝质量。