基于改进麻雀搜索算法的PID参数整定系统设计

PID参数整定是PID控制中的一个关键步骤,常规的PID控制在一定程度上已被淘汰。为改善PID控制的效果和精度,文中将黄金正弦策略与精英反向学习策略相结合,提出一种改进的麻雀搜索算法。用23个标准函数对所提出的新方法进行了验证,实验结果证明了新方法的有效性。利用改进的麻雀搜索算法对PID控制参数进行了优化,并对该方法进行了仿真分析。结果表明,采用该方法进行PID参数整定时,其具有更好的稳定性、更高的精度和更好的性能。

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。

基于改进DDPG算法的无人艇自适应控制

[目的]针对水面无人艇(USV)在干扰条件下航行稳定性差的问题,提出一种基于深度强化学习(DRL)算法的智能参数整定方法,以实现对USV在干扰情况下的有效控制。[方法]首先,建立USV动力学模型,结合视线(LOS)法和PID控制器对USV进行航向控制;其次,引入DRL理论,设计智能体环境状态、动作和奖励函数在线调整PID参数;然后,针对深度确定性策略梯度(DDPG)算法收敛速度慢和训练时容易出现局部最优的情况,提出改进DDPG算法,将原经验池分离为成功经验池和失败经验池;最后,设计自适应批次采样函数,优化经验池回放结构。[结果]仿真实验表明,所改进的算法迅速收敛。同时,在训练后期条件下,基于改进DDPG算法控制器的横向误差和航向角偏差均显著减小,可更快地贴合期望路径后保持更稳定的路径跟踪。[结论]改进后的DDPG算法显著降低了训练时间成本,不仅增强了智能体训练后期的稳态性能,还提高了路径跟踪精度。

永磁同步电机预测控制参数畸变影响分析

当永磁同步电机(PMSM)预测控制系统在高温等复杂环境中工作时,受电机齿槽效应、边端效应、饱和效应以及外部干扰的影响,电机参数如定子电阻、d轴电感、q轴电感、永磁体磁链常会发生畸变。针对上述问题,建立了PMSM的有限控制集模型预测电流控制(FCS-MPCC)模型,对不同参数畸变的影响进行分析,计算给出由畸变导致的d、q轴预测电流偏差。对参数畸变范围进行分区设置并依次施加在模型中。在不同畸变程度下,实验分析不同参数畸变对PMSM动、静态性能的影响,包括d、q轴电流、预测电流偏差、电磁转矩以及转速。

基于改进蜻蜓算法的磁齿轮复合电机控制研究

针对磁齿轮复合电机双转子结构在无接触传动时出现振荡和超调的问题,提出了一种基于改进蜻蜓算法(improved dragonfly algorithm,IDA)的双闭环PI(proportional integral,比例积分)参数自整定矢量控制方法。针对DA在收敛速度和收敛精度等方面存在的不足,分别在算法寻优的前期、中期和后期引入Tent映射、改进权重系数和差分优化算法,并在其适应度函数上增加可抑制振荡和超调的惩罚项,使算法的收敛速度和收敛精度得到明显提高。采用PI、DA-PI和IDA-PI三种控制方法对磁齿轮复合电机进行控制仿真和实验,结果表明,在IDA-PI控制下电机转速的超调量和稳态误差最小,动态响应速度最快,证明了所提策略的有效性。研究结果为不同拓扑结构磁齿轮复合电机的控制提供了参考。

基于IBAS-PID的水下阀门电机智能控制方法

为提高水下阀门电机在复杂水下环境中的精准控制能力,保证水下阀门的高效可靠运作,提出一种基于IBAS-PID的水下阀门电机智能控制方法。通过对水下阀门电机不同布置结构的优缺点分析,确定采用并联布置结构提高水下阀门电机的可用性以及可靠性;针对传统的PID控制参数整定方法存在的不足,通过改进的天牛须搜索算法(IBAS)进行PID参数整定优化,以期提高水下阀门电机的整体控制性能。设计针对水下阀门电机性能测试的仿真实验,实验结果表明基于IBAS-PID的水下阀门电机智能控制方法相比基于遗传算法的PID参数整定方式以及模糊PID控制方法的响应时间更短,控制精度更高,同时在扰动条件下,具备更好的鲁棒性。

基于数字孪生的动车组牵引电机检修可视化管控系统

数字孪生是一种将物理实体与数字模型交互映射的技术方法。针对传统的可视化管控系统中展示不直观、透明度低、联动性不足等问题,将数字孪生技术引入动车组牵引电机检修的整体管控中。应用数字孪生的理论技术,详细阐述了可视化管控系统的总体框架及功能设计。搭建动车组牵引电机检修车间的虚拟三维模型场景,集成检修车间关键设备实体运行数据以及生产检修实时数据,实现虚拟车间与物理车间的关联映射和同步联动,构建了基于数字孪生的动车组牵引电机检修可视化管控系统,通过实例应用实现检修车间设备数据、生产数据的信息化、实时化和透明化,直观展示了动车组牵引电机检修车间的设备及数据的动态变化,提升了牵引电机检修可视化管控的管理水平和效率。

异步机矢量控制系统的电机参数自设定

异步机矢量控空制系统已得到广泛应用．现场凋试最大的困难是不知如何设定电机参数，矢量控制系统要求没定Ｒｒ、Ｔｒ、Ｌ和Ｒｓ。它们通常通过空载和短路宾验测取，但现场不具备做这些试验的条件。本文介绍一种利用ＰＷＭ变频器本身在电机运行前自动测取上述参数，然后自动设定到系统中的技术－－电机参数自设定。实验结果证明该技术可行，解决了上述困难。

直线电机抽油机研制

研制成功了直线电机抽油机。原有的抽油机是将电能转变为旋转运动,再通过机械方式转变为直线往复运动,机械效率低。直线电机抽油机是通过变频控制,直接将电能转变为直线往复运动,不但提高了机械效率,而且能够实现抽汲参数的无级调整,可根据抽油工艺的需要调整悬点运动规律,具备智能化控制和远程监控的有利条件。

感应电机参数辨识三种智能算法的比较

针对感应电机参数辨识,采用3种智能优化算法,即遗传算法、蚁群算法、微粒群算法。感应电机的实际输出电流和电气模型的观测电流之间的差值被作为目标函数不断对电气模型中的参数进行更新,从而辨识全部的感应电机参数。变速运行实验是在电机不带负载的情况下进行的。通过实验,对感应电机参数辨识3种智能优化算法进行比较,并得出结论。遗传算法可以得到最准确的电机参数,微粒群算法次之,蚁群算法最差。蚁群算法所需时间最短,遗传算法次之,微粒群算法最长。

永磁同步电机有限控集模型预测电流控制预测误差分析

在采用有限控集模型预测电流控制策略的永磁同步电机驱动系统中,预测模型使用的电机参数尤其是定子电感可能与实际值并不匹配,会造成模型预测控制算法存在预测上的误差,进而影响系统稳态控制性能。针对该问题,首先定义了预测误差作为评价指标,然后推导出电流预测误差的数学模型,理论分析表明预测模型使用的d、q轴电感值正向偏差和负向偏差对于d、q轴电流预测误差会产生不一样的影响,且负向偏差影响更大。实验结果验证了上述关于电流预测误差的理论分析,同时对相应的电流稳态跟踪误差进行了实验分析,显示出预测误差对于稳态跟踪性能的影响。得到的预测误差数学模型和分析结论能够为模型预测算法预测误差的降低和控制性能的提升提供理论指导。

电子式感应电机的软起动过程

感应电机采用传统的硬起动会给定子的转矩和电流带来较大冲击,故需研究电机的软起动过程.用混合变量改进方法建立感应电机模型,通过控制单元,在主电路拓扑的变化下,采用双向晶闸管控制高压电机软起动.该过程利用Matlab/Simulink仿真模拟电机起动时定子电流和转矩变化情况.该过程启动电流小,起停过渡自然,节能效果好.通过调节启动转矩,启动中可以实现低速启动、频繁启动和软停止,而且损耗小,控制精确.

无刷直流电机智能PID控制系统建模与仿真

在无刷直流电机的控制中,由于被控过程具有很大的时变不确定性和高度非线性等特点,导致常规PID控制的参数整定效果不理想,在噪声、负载扰动等因素的影响下,过程参数甚至模型结构都会随时间和环境的变化而变化,使得常规的PID控制很难达到对直流电机理想的控制效果。在此基础上,提出将智能PID控制技术应用到直流电机的控制中,利用智能控制自学习、自适应的能力,自动识别被控过程参数,自动调整控制参数,从而获得最佳的过程响应曲线。在Simulink环境下,对直流电机智能PID控制系统和常规PID控制系统进行建模仿真,仿真结果表明:智能:PID控制下的直流电机系统在3种不同运行状态下均得到比常规PID控制更好的控制性能,其控制效果明显优于常规PID控制。

永磁同步电机调速系统的一种新型二自由度控制器

在永磁同步电机调速系统中,基于扰动观测器的传统二自由度控制系统对阶跃输入的跟踪性能与其抗扰性能之间存在耦合,因此控制器的参数整定过程比较复杂。提出了一种新型二自由度控制器。这种新型控制器利用更高一阶的扩张状态观测器取代传统控制器中的扰动观测器,同时对转速和扰动转矩进行观测。利用观测的转速和扰动转矩分别作为反馈量和前馈补偿量,从而实现系统跟踪性能与抗扰性能的完全解耦,进而简化控制器的参数整定过程。最后通过实验验证了所提方法的有效性和实用性。

电子式软启动下感应电机的启动过程

用混合变量改进方法建立感应电机模型,通过控制单元在主电路拓扑的变化下,采用双向晶闸管控制高压电机软启动。该过程利用Matlab/Simulink仿真模拟电机启动时定子电流和转矩变化情况,整个操作控制精确,效果明显,对实际应用有较大的参考价值。

电主轴变频调速控制与参数匹配

分析了恒转矩型和恒功率型电主轴的转矩、功率与转速的关系,采用MM440系列变频器进行调速控制,通过合理设定变频器参数,建立了适合恒转矩型和恒功率型电主轴调速的变频器U/f控制曲线。对电主轴的矢量控制做了探讨,说明了电主轴矢量控制的优点、限制条件和参数调整方法。

低速大推力直线电机样机的研制

为了推广直线电机的应用,成功研制了低速大推力直线电机样机LNMT300-5。通过变频控制,直接将电能转换为载物台的直线往复运动,实现了运行速度的无级调整;同时,利用初、次级之间的电磁吸附力达到了悬浮承载的目的。室内试验结果表明,该样机效率和功率因数高,且具备智能化控制的有利条件。

基于无参数PMSM的自适应有限集模型预测控制

当永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)采用有限集模型预测控制(finite control set model predictive control,FCS-MPC)时,性能易受PMSM参数变化的影响,PMSM与控制器之间的参数不匹配会严重影响预测控制的性能。因此,该文提出一种基于无参数PMSM的自适应FCS-MPC控制策略,能够准确地实现预测控制而无需了解电机参数。针对PMSM多参数在线辨识时存在的欠秩问题,利用FCS-MPC固有的开关纹波能产生持续激励的特性,采用递推最小二乘法(recursive least squares,RLS)实现多参数辨识。此外,针对采用FCS-MPC时的逆变器死区时间补偿问题,提出一种考虑死区时间矢量的合成电压矢量输出方案,进一步提高预测控制性能。最后,通过实验验证了所提方法的有效性,实验结果表明,与基于模型的常规FCS-MPC解决方案相比,所提方法能减小预测误差,并且对参数变化和模型不确定性具有非常强的鲁棒性。

一种仿人智能控制参数整定方法

研究了仿人智能控制器基本形式中的参数确定问题。针对仿人智能控制器基本形式的参数整定缺乏理论指导、过于依赖专家经验和试凑的缺点,力图得到参数取值的解析指导式,解决了仿人智能控制器基本形式的参数确定的难题。分析仿人智能控制器基本形式参数与对象传递函数参数之间的关系,将对象阶跃响应按时间不同分为5个时间段,求取对象的阶跃响应表达式,确定由对象传递函数参数表示的控制器参数的数学表达式。仿真结果表明,该方法具有良好的控制效果。

永磁同步电机调速系统的滑模自抗扰控制

传统的永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM)自抗扰调速系统往往存在可调参数多且整定复杂的问题,利用滑模控制方法(Sliding Mode Control,SMC)对自抗扰控制(Active Disturbance Rejection Control,ADRC)结构进行改进,设计了PMSM调速系统的滑模自抗扰速度控制器和电流控制器。将滑模控制方法引入自抗扰控制结构中,将自抗扰控制中的扩张状态观测器和非线性误差反馈控制律进行优化,在保留自抗扰原有抗扰性能的基础上,简化了参数整定,提高了系统的响应速度和鲁棒性,利用李雅普诺夫理论证明了控制器的稳定性。仿真结果验证了该方法的有效性。