基于线性二次最优-PID车辆控制策略研究

针对车辆在循迹过程中主动跟随精确性的问题,本文提出了一种利用线性二次(LQR)-PID最优算法设计上层控制器的方法。首先,根据车辆的动静态特性和运动特性建立CarSim车辆模型,并设计相应的性能指标;然后,采用LQR线性二次最优控制和PID控制设计了针对不同路况条件下的两种跟车策略,结合实际驾驶条件下自身传感器采集的数据作为系统输入,将所设计控制策略得到的输出作用于车辆模型。联合仿真表明:线性二次-PID最优控制策略在不同工况条件下能够有效地减小车辆在跟随过程中的稳态误差,且能够明显改善驾乘体验。

基于改进PID-LQR的导弹稳定控制方法研究

导弹稳定控制系统是提高导弹制导性能的关键技术之一,一直以来都是研究的热点和重点。以导弹纵向平面为例,建立了导弹稳定控制的状态空间模型,推导了LQR控制算法,在传统LQR方法的基础上,结合PID算法提出了一种改进的PID-LQR导弹稳定控制方法。通过仿真分析,比较了所提方法和传统LQR方法、改进LQR方法、模糊PID-LQR方法的控制性能,并对建立的导弹模型参数进行了拉偏试验,仿真结果表明所提出的方法优于其他3种方法,具有良好的控制性能和鲁棒性。

基于神经PID控制的随机分布系统的研究

针对随机分布系统控制及干扰抑制问题,提出一种基于神经PID控制算法。利用神经网络的自适应和自学习能力在线调整链接权值,实现PID控制器三个参数的整定;同时,在建立状态反馈系统基础上,通过线性矩阵不等式(LMI)给出控制器的设计方法,并引入H∞范数,以提高系统的抗干扰能力,实现系统输出概率密度函数(PDF)追踪目标概率密度函数的控制。计算机仿真结果表明,该算法可实现系统输出概率密度函数追踪目标概率密度函数,抑制追踪控制中的干扰,并确保系统具有满意的鲁棒性和稳定性。

Linear Programming for Optimum PID Controller Tuning

This work presents a new methodology based on Linear Programming (LP) to tune Proportional-Integral-Derivative (PID) control parameters. From a specification of a desired output time domain of the plant, a linear optimization system is proposed to adjust the PID controller leading the output signal to stable operation condition with minimum oscillations. The constraint set used in the optimization process is defined by using numerical integration approach. The generated optimization problem is convex and easily solved using an interior point algorithm. Results obtained using familiar plants from literature have shown that the proposed linear programming problem is very effective for tuning PID controllers.

基于PID参数整定的无模型自适应控制器参数整定方法

本文针对一阶线性时不变(FOLTI)系统,将常用的比例–积分–微分(PID)控制器参数整定方法推广到无模型自适应控制(MFAC)参数整定中,利用PID控制参数整定方法整定直接型MFAC方案的伪梯度初值,以期改变MFAC控制律初始参数的试凑式选取,提升MFAC应用的方便性和可接受性.通过仿真,验证了所提伪梯度初值整定方法的有效性,并对比了FOLTI系统的系统参数和系统结构发生变化后,应用MFAC与PID控制的性能差异.

基于滑模分数阶PID的刮板输送机链条张力控制系统研究

刮板输送机是重要的矿用输送设备,其链条张力控制系统具有时变等复杂的特性,被控对象模型无法准确建立,常规的PID控制又依赖系统的准确模型,将无法满足实际日益提高的精度要求。为此,提出的滑模分数阶PID控制器是为提高张力控制系统的性能,同时结合智能控制理论特点而设计。滑模控制通过切换法则来实现间断性控制,且控制系统的设计与干扰无关,具有很强的鲁棒性;分数阶PID控制,比常规PID控制多出2个参数,能够做到更有余量的控制,进而使分数阶滑模控制器能够通过积分系数和微分系数的不同选择和组合,改善控制系统的灵活性,提高系统控制性能,并克服了由于滑模控制而产生的抖振问题。通过仿真模拟实验可以看出,滑模分数阶PID控制下的刮板输送机链条张力控制系统,具有比常规PID控制更优异的性能、更出色的效果和更出色的抗扰动能力。

基于线性组合函数的移动机器人步态PID控制方法

移动机器人移动过程中,受步态角、线速度等因素的影响,造成控制后机器人功率消耗较高。为此,提出基于线性组合函数的移动机器人步态PID控制方法。构建移动机器人运动学模型和机器人位移后主从机器人之间的追随误差模型,确定移动机器人运动过程中的角速度、线速度。基于线性组合函数设计移动机器人步态PID控制器,通过该控制器控制机器人的追随误差偏差和角、线速度等因素并输出控制结果,实现移动机器人步态PID控制。实验结果表明,所提方法在0°, 15°和25°仰角时分别需要5次、2次和1次即可最大限度降低误差;移动机器人步态PID控制后,选取的路线最近,可以准确避开不同类型的路障,控制后机器人最高消耗功率为20 W。

采用转角补偿LQR的自动驾驶集卡路径跟踪控制

为了解决自动驾驶集卡中半挂车在行驶过程中的路径偏移问题,提出了一种引入铰接角偏差和转角补偿的线性二次调节器(LQR)控制方法。基于集卡三自由度动力学模型建立了考虑铰接角偏差的路径跟踪误差模型;通过采用比例-积分-微分(PID)算法进行转角补偿设计了LQR路径跟踪控制器;通过MATLAB/Simulink和TruckSim搭建联合仿真平台,在不同工况下进行仿真分析验证。结果表明:通过采用提出的路径跟踪算法,引入PID转角补偿,牵引车平均距离偏差降低62%以上,半挂车平均距离偏差降低31%以上,航向偏差和铰接角偏差也均有所改善。因此,该文提出的控制算法具有较好的路径跟踪性能,提高了对期望路径跟踪的精度和稳定性。

图腾柱PFC无静差二次型最优PID控制仿真分析

计算方法以及计算机技术的发展促进了现代控制理论的工程化。本文采用无静差二次型最优调节器(LQR)优化PID控制参数选取方法,设计了图腾柱功率因数校正器(PFC)二次型最优PID控制算法。在给出双闭环LQR优化PID控制原理后,建立了状态空间平均模型,采用MATLAB的LQR函数设计了BOOSTDC-DC变换器的双闭环PID控制算法,进而采用相同的双闭环PID控制参数设计了对等电气条件下图腾柱PFC二次型最优PID控制参数,搭建了MATLAB/Simulink仿真电路,分析结果反映了图腾柱PFC二次型最优PID控制参数优化方法是可行的。

基于LabVIEW的无模型自适应控制算法实现与应用

为了有效地将无模型自适应控制算法(MFAC)应用于实际场景,该文研究LabVIEW开发环境中实现基于紧格式动态线性化的无模型自适应控制(MFAC-CFDL)。实验结果表明,对于相同的被控对象,LabVIEW实现与Matlab的仿真运行结果一致,证明该方法准确性。进一步与传统的PID控制方法相比较,MFAC-CFDL显示出更强的鲁棒性,并能保证闭环系统的稳定性以及输出误差跟踪的收敛性,通过实验说明该方法工程实践应用有效性和可行性。

一种数字电动舵机的非线性PID控制算法研究

文章介绍了一种非线性PID控制算法在数字电动舵机中的应用,利用跟踪微分器,获得输入输出的位置跟踪误差和它们的微分误差,并对它们进行非线性组合完成非线性PID控制器的设计,并在Matlab上进行了仿真同时进行了实际舵机控制的验证实验。仿真和实验结果表明通过该算法所设计的舵机控制器,控制动态性能好,稳态误差小,对系统内部非线性参数不确定性和外部负载变化有较强的控制鲁棒性。

磁浮开关磁阻电机悬浮力的反馈线性化PID控制

推导磁浮开关磁阻电机轴向悬浮力数学模型。针对悬浮力控制的严重非线性,设计双环控制的轴向悬浮力控制器。反馈线性化控制将复杂的非线性对象转变为简单的线性控制系统,结合PID控制实现精确的位移跟踪,电流内环则实现了绕组实际电流对期望电流的跟踪控制。仿真与实验测试了系统在空载、负载、突加负载时的位移跟踪性能,验证了所提出控制方法的可行性及有效性。

非线性PID控制器在主蒸汽温度控制中的应用

针对传统线性PID控制器中控制参数固定导致的控制品质下降的问题,分析了控制参数与对象误差的理想变化关系,给出了控制参数随误差变化的非线性函数,基于此设计了非线性PID(NPID)控制器,并利用Simulink中的NCD模块对其进行了参数整定,并将NPID控制器应用于主蒸汽温度控制系统。仿真结果表明NPID较常规PID具有更好的控制品质和鲁棒性。

非线性PID控制器研究

叙述了传统非线性P ID模型的常见缺陷,通过分析P ID各环节在不同响应曲线时应有的变化趋势,以偏差e作为参数修正量,生成了各环节的系数.建立了一种通用的非线性P ID控制器模型.经过仿真验证,所建模型设计合理,效果明显.

连铸结晶器振动位置环的非线性PID控制器设计及应用

在给出连铸结晶器振动位置环控制对象的数学模型的基础上进行了非线性PID控制器设计。实验结果表明 。

直线电机模糊增量PID控制算法的研究

直线电机在当今的控制设备中应用越来越广泛。深入研究了直线电机原理,建立了电流、位移的双闭环伺服直线电机控制模型。在控制模型的位移控制模块中,采用了模糊增量PID控制算法来实现对位置调节器进行参数自整定、自适应的控制。用Matlab的Simulink工具进行仿真,结果表明,相比传统的PID控制和增量PID控制,在位移控制上采用模糊增量PID控制能获得更好的动态和静态性能。

基于LMI的随动系统满意PID调节器设计

PID控制器在实际工程中应用广泛,而且工程上对随动系统的性能要求往往是多方面的．该文应用满意控制思想,研究了期望指标：扇形区域极点,稳态输出方差和动态误差系数约束下随动系统的PID控制设计问题．首先将PID控制参数设计转化为局部状态反馈问题,导出了3项指标约束的双线性矩阵不等式(BMI)描述．然后给出改进的迭代线性矩阵不等式(LMI)算法求解BMI可行解,得到使闭环系统满足3项期望指标的PID参数．最后给出了应用该方法数值算例．

两种非线性鲁棒PID控制器

针对非线性船舶航向保持系统,给出一种基于精确反馈线性化和闭环增益成形算法的非线性鲁棒PID控制器,该非线性PID控制器由非线性函数项和鲁棒PID控制器组成。另外,还给出一种完全基于闭环增益成形算法的非线性鲁棒PID控制器,其包含了具有定时功能的开关元件,两种非线性PID控制器在提高系统鲁棒性能的基础上,简化了控制器设计,从仿真结果可以看出,航向保持效果良好。

主动油气悬架反馈线性化及PID控制

从油气弹簧建模与试验验证出发,建立了特种车辆主动油气悬架的非线性模型.为满足特种车辆的工况要求,应用微分几何理论,通过微分同胚变换与非线性状态反馈将原非线性系统进行全局精确线性化,并对其设计线性PID控制算法.仿真结果表明,该非线性系统的控制策略具有算法设计简单、控制效果良好等特点.

模糊自整定PID控制在三自由度直升机实验系统中的应用

针对三自由度直升机的飞行高度和飞行速度的跟踪控制,设计了模糊自整定PID控制器.介绍了三自由度实验系统的组成及其数学模型.设计了基于LQR的常规PID控制器和基于模糊控制理论的模糊自整定PID控制器.应用2种方法对直升机的飞行高度和飞行速度进行实时控制.实验结果表明,模糊自整定PID控制有更快的响应速度,更好的稳定性和鲁棒性.