中频加热电源模糊自适应PID控制系统的设计与实现

针对中频感应加热电源控制系统存在着严重的非线性、参数时变性以及滞后性和惯性缺陷,同时考虑采用常规PID控制很难取得较好的控制效果,设计了一种模糊自适应PID控制系统。该系统结合模糊控制和常规PID控制两种算法的优势,利用模糊控制在线性整定和修改PID的控制参数,较好地解决了系统的存在问题,获得了良好的动态性能和静态性能。在分析模糊自适应PID控制算法的基础上,详细介绍了模糊化处理、模糊控制规则建立表以及模糊判决和决策表等,分别给出了模糊自适应PID控制参数在线整定程序流程,上位机程序的设计方法,系统硬件组成和工作原理,以及主要部件特性等。通过对系统MATLAB仿真分析,其结果表明:该系统与常规PID控制相比较,具有控制精度高、响应速度快、稳定性好的特点,明显改善了中频感应加热电源的控制效果,具有一定的推广价值。

粒子群优化变论域模糊PID的永磁同步电机矢量控制策略

永磁同步电机具有结构简单、噪音低、效率高等优点而得到广泛应用。但是传统的矢量控制方法已经不能满足当前产业的控制需要,为了获得更好的控制性能,在普通PID控制的基础上,提出了一种基于粒子群算法优化的变论域模糊PID控制方法。分析永磁同步电机矢量控制原理,并建立了PMSM在dq坐标系下的数学模型,设计了基于PSO的变论域模糊PID控制器,利用Matlab/Simulink搭建id=0矢量控制下的PMSM调速系统仿真模型。仿真结果表明,与传统PID控制和模糊PID控制相比,基于粒子群优化的变论域模糊PID控制方法在具备传统模糊控制和PID控制算法优点的同时,利用粒子群算法得到最佳模糊论域,提高了永磁同步电机控制系统的动态响应速度,减少了超调和波动。

基于Fuzzy-PID控制的柴油发电机调频研究

频率稳定性是柴油发电机组运行的重要指标。传统柴油机电子调速仅依靠调速器控制频率,很难保证频率达到最优调节。本文采用Fuzzy-PID控制器,参数自整定为基础的复合控制,仿真结果表明,该控制器能够大大提高系统稳定性和鲁棒性。

基于模糊PID的动态履带张紧力控制系统研究

履带张紧力是影响履带可靠性的主要因素,保持履带张紧力的稳定性有利于提高履带服役寿命,使整车在越野工况中发挥出优越的性能。在对托带轮、负重轮、诱导轮以及履带张紧器的几何关系及受力分析的基础上,建立了履带张紧力的理论估算模型,通过与多体动力学仿真结果进行比较,验证了履带张紧力理论估算模型的正确性。在此基础上,基于模糊比例‑积分‑微分(proportional‑integral‑derivative,简称PID)控制理论设计了一种履带张紧力控制系统,可通过转动诱导轮曲臂来调整履带的松紧度。仿真结果表明:该控制系统能够快速、准确地达到期望履带张紧力,可有效地抑制车体振动的情况及托带轮所受履带的冲击载荷,增加了履带车辆行驶的可靠性。与传统的诱导轮固定方式相比,该控制系统可有效降低接地段履带的动态张力,且没有加剧履带脱轮的风险。

基于Fuzzy模型的交流伺服系统自适应PID调节器的设计

为了提高交流伺服系统在实际应用场合中的控制精度和性能特性,提出了模糊自适应PID控制器。模糊自适应PID控制,将传统的PID控制和模糊控制结合起来,可以发挥两者的优势,得到更优良的控制性能。基于Matlab/Simulink平台搭建了系统的仿真模型,内环采用PI控制,外环采用模糊自适应PID控制,并对模糊自适应控制中的模糊隶属函数进行了优化。在仿真平台上进行了突加负载实验,仿真结果验证了这种方法的可行性,同时,也可以获得较好的性能。

一阶时滞系统的模糊内模PID控制参数整定

针对工业现场复杂的时变系统存在的经典PID控制调节复杂、效应滞后、超调量大、稳定性差等问题,将模糊控制与内模PID控制相结合,并对滤波参数进行优化调整以适应复杂工业系统。首先,在完成模型辨识后,将内模控制等效为PID反馈控制,采用麦克劳林展开,并加入一阶时滞模型,形成等效反馈控制器的传递函数;其次,利用模糊控制策略,设计模糊内模PID控制器,利用偏差和偏差变化率实时调整内模PID的滤波参数λ;最后,分别利用MATLAB软件和功率控制装置进行仿真和测试。实验结果表明,模糊内模PID控制具有更快的响应速度和更小的超调。

基于数字孪生的桥式起重机自主运行系统研究

为了提高桥式起重机的智能化水平和数字化水平,借助数字孪生技术,对一桥式起重机的安全自主运行系统进行了仿真和实验研究。首先,采用数字孪生思想构建了起重机自主运行系统整体架构,根据桥式起重机的实际运行情况,采用四模型(即虚拟模型、物理动力学模型、行为控制模型和规则计算模型)的方法,构建了起重机的孪生模型;然后,在起重机孪生实验平台上进行了起重机路径规划和大小车轨迹跟踪仿真实验,采用了变论域模糊PID控制器,对起重机大小车轨迹跟踪进行了控制;最后,对该数字孪生系统进行了互联互通实物验证实验。研究结果表明:在起重机数字孪生系统中可以同步进行虚拟仿真和实物实验;在起重机大小车轨迹跟踪实验中,使用所提变论域模糊PID控制方法时,大车跟踪误差在±7 cm内,小车跟踪误差可达±6 cm,表明该控制方法的先进性;同时,该系统初步达成数字孪生技术虚实同步、虚实融合、虚实对照的目标,并且具有良好的三维可视化效果,可为推动机电装备的数字化进程提供一种思路。

基于模糊PID的双泵变频液压系统仿真分析

为提升变频泵控液压系统的动态特性及其压力输出性能,将定转速液压泵与变频液压泵相结合组成双泵系统,并且引入模糊PID对系统进行控制。在AMESim/Simulink联合仿真平台中对系统进行仿真分析,仿真结果表明:该双泵变频液压系统在模糊PID控制下与PID控制相比动态性能更为优秀,抗干扰能力更强,压力输出更为稳定及时。

基于最优模糊推理的风电机组变桨距二维模糊PID控制器设计

风力发电系统已成为可再生能源利用中必不可少的一部分,它具有多变量、非线性以及不确定等特点,其变桨距功率调节技术逐渐成为主流技术。PID控制技术虽然能满足一般控制要求,但控制效果不很理想。在变桨距功率控制的基础上应用模糊PID控制,其中模糊PID控制器采用二维线性规则库和标准三角型隶属度函数的结构,通过MATLAB/Simulink仿真平台,验证模糊PID控制的合理性和优越性。

模糊自整定PID算法在CVT变量施肥系统中的应用

针对变量施肥系统因土壤平整度、机车行进速度等因素变化,导致施肥轮转速不稳定,影响施肥效果的问题,在传统PID控制器的基础上,设计了电控机械无级变速机构(CVT)变量施肥系统模糊自整定PID控制器。采用MATLAB/Simulink仿真,对比传统PID和模糊自整定PID系统的阶跃信号响应和脉冲干扰信号响应,结果表明:模糊自整定PID控制器在响应速度、超调量及抑制干扰能力等方面均优于传统PID,并通过试验进一步验证控制效果。

混合模糊PID控制器在伺服控制系统中的应用

在分析了直流无刷电机伺服控制系统的基础上,提出了一种混合模糊PID跟踪控制器模型。该模糊PID控制器由3个并行的次模糊控制器组成,应用模糊算法在线自动整定PID参数;并利用Matlab/Simulink建立仿真模型对模糊推理控制算法进行验证。仿真结果表明,混合模糊PID控制器的动静态特性优于传统单一的PID控制,对设计性能优良的伺服控制系统具有借鉴意义。

模糊PID控制在磁流变半主动悬架中的应用

为了综合体现汽车车身的垂直跳动、俯仰变化以及侧倾问题,建立了七自由度半主动悬架非线性动力学模型和四轮随机路面模型,并加入了制动模块和转向模块。采用改进型Bouc-wen模型来模拟磁流变阻尼器。利用Fuzzy-PID复合控制技术,即利用模糊规则实现了对PID参数的在线修改,使控制器能按操作者最初设定的规则进行自动调整,以便获得更好的控制性能。仿真结果表明:与常规PID控制相比,Fuzzy-PID控制具有更好的控制效果,不仅能够更有效的降低车身加速度、侧倾角加速度与俯仰角加速度,而且能较大的改善悬架动扰度,提高车辆的舒适性和安全性。

模糊自适应PID楼宇变频恒压供水控制系统设计

针对楼宇变频恒压供水控制系统工作时被控对象参数会发生变化,同时整个系统是一个复杂、大滞后时延系统。传统的控制方法大多采用PID进行控制,但是其控制效果差。为了对楼宇中供水系统中的水压进行有效的控制,采用模糊自适应PID控制器根据楼宇中供水管网的水压偏差和偏差变化率对PID参数进行自动调整,并经过MATLAB仿真。结果表明,模糊自适应PID与PID相比,具有更好的稳态精度和动态响应,满足楼宇变频恒压供水系统的控制要求。

基于模糊PID的多区域频率控制策略研究

为了改善互联电网的频率控制性能,克服传统调节鲁棒性差、调节缓慢等问题,提出一种基于模糊PID的频率控制方法。该方法以每个区域的频率偏差和联络线偏差为控制目标,把区域频率偏差和偏差的变化量作为输入,运用模糊数学理论,在线调整PID控制参数。通过在MATLAB中搭建水-火互补发电的区域频率控制模型,给出区域频率控制策略,并对其中的三种控制模式(TBC-FTC、FTC-FTC、FFC-FTC)进行仿真分析。仿真结果和实验结果表明,与传统的区域频率调节相比该方法具有更好的调节控制性能。

基于自适应模糊PID方法的轮毂无刷直流电机控制与仿真

针对轮毂式电动车用永磁无刷直流电机转速PID控制精度低、控制不稳定和响应滞后等特点,根据轮毂电机参数的变化,利用模糊控制对PID参数进行在线自适应调整,提出了一种基于自适应模糊PID的转速控制方法,获得了高精度的转速控制。首先分析永磁无刷直流电机的动态数学模型,在MATALB/Simulink平台下,将模型按功能进行子模块建模,并通过与S函数相结合构建无刷直流电机的转速自适应模糊PID的双闭环控制系统模型,最后考虑车辆实际行驶情况,进行了电机系统运行工况的仿真分析。结果表明,采用自适应模糊PID控制无刷直流电机,能够实现控制精度高、响应速度快、无超调,且系统对干扰和参数变化具有较强的鲁棒性,明显改善对电动车用轮毂驱动电机的控制效果,提高电动车辆行驶的操纵性和稳定性。

模糊PID复合控制在变频水压加载系统的应用

针对目前水压加载系统能耗较大的状况,设计了一种新型的采用变频调速技术的水压自动加载系统,并根据系统特性建立了系统的数学模型。由于传统PID方法控制指标不够理想,采用模糊控制与传统PID并联的复合控制器对系统进行分段式控制,仿真结果表明此复合控制方法优于传统的PID控制,系统的动态特性和抗干扰能力都得到改善。

车辆座椅悬架自适应模糊PID控制及仿真

为提高车辆座椅悬架减振性能,建立了简化的三自由度车辆座椅悬架模型,结合模糊控制与PID控制理论提出了座椅悬架自适应模糊PID控制方法。该方法中以座椅垂直振动速度的误差为控制参量设计了PID控制器,将座椅垂直振动速度误差及误差变化率作为模糊控制器的输入变量,利用模糊控制规则对PID控制器参数进行在线自调整。以C级路面白噪声随机信号为输入,利用MATLAB/Simulink对自适应模糊PID控制器进行了仿真。结果表明:相对于不加控制和PID控制的座椅悬架系统,自适应模糊PID控制方法可以明显改善座椅质心处的垂直振动加速度。

基于模糊PID的麦克纳姆轮移动平台的控制算法

为提高麦克纳姆轮移动平台移动的可靠性和准确性,在分析了麦克纳姆轮全向移动的原理和运动模型的基础上,发现麦克纳姆轮移动平台中如果四个轮子的转速控制不理想或某个轮子打滑,造成了移动平台的移动不稳定。采用模糊PID控制算法,实现了对麦克纳姆轮的4个轮子的转速精确控制,解决了麦克纳姆移动平台运动的不稳定性和运动方向偏离。通过MATLAB仿真实验和测试实验表明,模糊PID算法对麦克纳姆移动平台的控制具有很好的鲁棒性。

基于模糊PID控制的水轮机调节系统应用与仿真研究

针对水轮机调节系统的非线性、时变性及大惯性等特点,建立了其较为精确的数学模型,研究了模糊控制的基本原理,在此基础上构建了水轮机调节系统的模糊PID控制模型,并设计了适合水轮发电机组的模糊控制器,最后利用Matlab软件做了深入细致的仿真研究。研究表明,与常规的PID控制算法相比,引入模糊PID控制的水轮发电机组的调节特性得到了明显改善,并具有良好的动态品质。

基于MATLAB/AMESim的精密整平作业车调平液压系统控制算法联合仿真

地铁轨道建设对于城市交通具有重要意义,而现有市场上没有用于隧道施工作业的精密整平作业车,因此设计一种精密整平作业车调平液压系统控制算法,用以降低工人劳动强度,提高路面平整度和施工效率;对精密整平作业车调平液压系统进行AMESim参数化建模,在MATLAB中设计Fuzzy-PID及滑模变结构控制算法对调平系统模型进行对比控制;根据调平系统液压缸活塞杆位移精度、活塞杆跟踪所需时间、调平油缸压力变化、调平油缸流量变化等参数,利用传统PID、Fuzzy-PID和滑模变结构控制3种算法进行仿真对比。结果显示:当出现不确定的外来干扰时,与其他算法相比,Fuzzy-PID算法在参数整定优良的情况下在系统的稳定性、调平精度、调平时间上均具有较大的优势。