基于T-S模糊神经网络的飞机防滑刹车系统研究

航空业的发展对飞机防滑刹车系统提出了更高的要求,而传统PID+PBM控制器存在着低速打滑、刹车效率较低等问题;针对刹车过程中的不确定性和非线性问题,提出采用T-S模糊神经网络来进行防滑刹车控制器设计;在MATLAB/SIMULINK平台建立飞机刹车总体仿真模型,将设计的控制器与传统控制器进行对比仿真试验;仿真结果表明,基于T-S模糊神经网络的控制器解决了传统PID+PBM系统存在的问题,具有良好的控制效果,系统具有鲁棒性,能够适应变化的跑道情况,为飞机防滑刹车控制提供了一种新的方法。     

基于增益调整型模糊PID的脉动真空灭菌器控制系统

针对目前脉动真空灭菌器控制效果不好而产生湿包的问题,结合Chien-Hrones-Reswicks整定算法,提出用模糊变增益PID的控制策略,控制器输入取控制舱内温度的偏差e和偏差变化率Δe。根据实际操作经验,加入模糊规则,输出取PID控制器2个参数的调整值,从而实现PID参数的在线自整定。在MATLAB/SIMULINK环境下进行了仿真实验,进行了传统PID控制与模糊变增益PID控制动态性能的仿真比较,结果表明采用模糊变增益PID控制策略可明显提高脉动真空灭菌控制系统的动态性能。.     

模糊PID控制在ATP伺服系统中的应用

针对空间光通信ATP伺服系统采用一种模糊PID参数自整定的控制方法,结合模糊控制与常规PID控制的优点,讨论了模糊PID参数自整定控制器的设计方法。利用MATLAB中的模糊控制工具箱进行了系统的辅助设计与仿真实验,并与传统PID控制系统进行比较。仿真结果表明,该控制方法明显优于传统PID控制,并能使ATP系统的视轴稳定性得到提高。     

基于滑模理论的水下机器人定深控制算法研究

水下机器人操控性能指标中对定深控制性能有较高要求,而水下机器人的运动具有强的非线性和耦合性,使得不同航速下的定深控制成为难点。建立了水下航行器的运动学模型,基于滑模理论设计了深度控制器和纵倾控制器,在MATLAB SIMULINK环境下搭建了深度控制仿真系统,数值仿真结果表明：滑模变结构控制器对于不同航行条件具有较强的适应性,同时深度的控制效果明显优于PID控制器。     

小型固定翼无人机纵向姿态控制律的研究

针对无人机在实际飞行过程中受到外部环境影响大,控制精度不够高的问题;研究了一种模糊参数自整定PID控制方法来完成对无人机的纵向姿态的控制;该方法在传统的PID控制的基础上,利用无人机实际飞行中的数据,建立起模糊控制规则来实现PID参数自整定,最后在通过建立的纵向姿态模型上进行仿真控制,得出仿真曲线;仿真实验结果表明,所设计的模糊PID控制器,相比于传统的PID控制器具有更好的控制性能,并且具有很好的抗干扰能力,能够满足无人机控制系统的要求。     

基于分数阶PID的连续变焦控制系统设计与实现

连续变焦系统是一种能够进行连续视场变换的光电成像装置，可对目标进行连续探测和识别，具有快速、稳定的特点。针对其高精度，高稳定控制需求，提出一种分数阶PID(proportion integration differentiation)控制器设计方法，该方法利用内模控制策略构造含有3个整定参数的分数阶PID控制器，且这3个参数通过给定系统穿越频率和相位裕度获得，大大简化了分数阶PID控制器的设计，同时提高了控制器的可实现性。在Matlab平台同传统整数阶PID进行了控制效果对比，仿真结果表明：分数阶PID控制器将稳态误差由0.1 mm提升至0 mm，具有抗干扰性强、鲁棒性强、数字实现后无超调、静差小的特点。最后将数字分数阶PID应用于实际的连续变焦系统，系统可获得清晰稳定的图像，验证了控制策略的有效性。     

模糊自抗扰控制在永磁同步电机调速系统的应用

针对直接转矩调速系统中PID控制器参数鲁棒性差,调速过程中磁链和转矩脉动大的问题,设计了一种基于模糊的改进自抗扰转速控制器;自抗扰策略代替传统的PID控制方法,模糊规则对自抗扰控制算法进行简化,减少待整定参数;与传统的PID控制方法相比,模糊自抗扰控制能提高调速系统的误差估计补偿和抗干扰能力;对比仿真结果,模糊自抗扰控制响应速度快,明显降低了系统在调速过程中的磁链和转矩脉动,表明模糊自抗扰控制具有良好的控制性能,验证了该方法的有效性。     

基于MATLAB的参数自整定模糊PID控制器的两种设计方法

_：鉴于模糊控制技术和PID控制技术在控制领域中的重要表现,在深入学习研究二者的基础上介绍了两种在MATLAB中实现参数自整定模糊PID控制器的方法,同时对两种方法进行了分析比较：一种通过S-Function实现模糊控制对PID控制参数进行在线整定,另一种则通过完全命令行的方式实现模糊整定与PID控制的无缝连接。通过验证,二者都可以取得理想的控制效果,且第二种方法用MATLAB实现复杂的控制算法,因此得以在学校实验室控制实验上得到了完全应用。用MATLAB 实现参数自整定模糊PID控制简单直观、便于操作,是一种比较理想的控制方法。     

遗传算法在跨超声速风洞总压控制中的应用

总压作为风洞控制中的重要流场参数,其调节性能是风洞控制系统能否满足试验要求的重要指标,为提高跨超声速风洞的总压控制水平,需对总压控制策略进行设计。针对某跨超声速风洞对总压控制系统提出的快速性和精确性要求,提出串级控制、智能PID控制和总压分段控制等方法,并利用MATLAB系统辨识工具箱对流场调节阶段的总压系统模型进行了辨识。提出将遗传算法应用于风洞流场调节阶段的PID控制器参数整定中,重点对基于遗传算法的PID控制原理和参数整定步骤进行介绍,并针对遗传算法的遗传算子进行了设计。系统仿真和风洞实际运行情况表明：该方法较常规PID参数整定与优化方法,具有更好的控制性能指标,满足总压控制系统精确性、快速性、鲁棒性等要求,为后续风洞建设和设备改造提供了新方法。     

一种IAE指标触发的继电反馈PID参数自校正方法

针对实际工业过程中固定PID参数不能适应系统特征变化的问题,提出了一种在线控制器参数自动校正方法。首先,以内模控制为基础,由系统工作数据估计得到设定值阶跃变化下系统可获得的最优累积绝对误差值(IAE),并以此建立评价当前控制器优劣的性能指标。若性能不满足要求,则触发PID参数校正算法工作,通过引入继电反馈环节使控制回路振荡,获得控制系统临界信息,再根据改进的Z-N规则计算新的PID控制器参数。最后,分别用仿真和实际液位控制系统验证所提方法的有效性。     

Longitudinal control of aircraft dynamics based on optimization of PID parameters

Recent years many flight control systems and industries are employing PID controllers to improve the dynamic behavior of the characteristics. In this paper, PID controller is developed to improve the stability and performance of general aviation aircraft system. Designing the optimum PID controller parameters for a pitch control aircraft is important in expanding the flight safety envelope. Mathematical model is developed to describe the longitudinal pitch control of an aircraft. The PID controller is designed based on the dynamic modeling of an aircraft system. Different tuning methods namely Zeigler–Nichols method (ZN), Modified Zeigler–Nichols method, Tyreus–Luyben tuning, Astrom–Hagglund tuning methods are employed. The time domain specifications of different tuning methods are compared to obtain the optimum parameters value. The results prove that PID controller tuned by Zeigler–Nichols for aircraft pitch control dynamics is better in stability and performance in all conditions. Future research work of obtaining optimum PID controller parameters using artificial intelligence techniques should be carried out.     

A Simplified Fractional Order PID Controller’s Optimal Tuning: A Case Study on a PMSM Speed Servo

A simplified fractional order PID (FOPID) controller is proposed by the suitable definition of the parameter relation with the optimized changeable coefficient. The number of the pending controller parameters is reduced, but all the proportional, integral, and derivative components are kept. The estimation model of the optimal relation coefficient between the controller parameters is established, according to which the optimal FOPID controller parameters can be calculated analytically. A case study is provided, focusing on the practical application of the simplified FOPID controller to a permanent magnet synchronous motor (PMSM) speed servo. The dynamic performance of the simplified FOPID control system is tested by motor speed control simulation and experiments. Comparisons are performed between the control systems using the proposed method and those using some other existing methods. According to the simulation and experimental results, the simplified FOPID control system achieves the optimal dynamic performance. Therefore, the validity of the proposed controller structure and tuning method is demonstrated.     

基于粒子群优化的自适应模糊制冷控制算法

为解决空间斯特林制冷机和探测器热负载不确定及存在变化的问题,提出了自适应模糊PID制冷控制。在空间环境中使用的斯特林制冷机参数会随着时间的变化而发生改变,探测器负载也会随着工作模式和工作时间的变化而变化,整个制冷系统涉及的变量多,参数非线性。采用传统的控制方法,在固定的单一条件、环境下得到的控制参数,环境和负载发生变化后容易性能变差甚至不稳定,控制精度和稳定性不能满足使用要求。设计了一种自适应斯特林制冷机控制器,通过综合自适应模糊PID控制的方法,采用粒子群优化算法调整控制参数以减小代价函数。通过仿真和试验验证算法的有效性和鲁棒性。     

Fractional-order optimal fuzzy control for network delay

Fuzzy logic control has been used frequently in tuning network control system (NCS) due to its on-line dynamic static non-linear match and several remarkable fractional-order controllers have achieved satisfactory control performance when applied to NCS in present years, therefore, in this paper, a novel fractional fuzzy logic controller which combined the fractional algorithm and fuzzy logic control together has been proposed to deal with fixed and random network induced delays in closed-loop feedback systems. The comparisons of set-point tracking performances of fractional fuzzy logic PID controller (FFuzzyPID), conventional fuzzy logic PID controller(FuzzyPID), fractional optimal PID controller (FOPID), and optimal PID controller(OPID) on a representative plant with fixed and random network delays have been shown with simulations. The simulation results indicate that fractional fuzzy logic controller has higher capability to handle network delays compared with other controllers in most cases.     

基于遗传算法的统一混沌系统比例-积分-微分控制

提出了一种并行遗传算法用于比例-积分-微分(PID)控制器结构和参数的同时优化,遗传算法采用浮点数和二进制混合矩阵编码.优化后的PID控制器用于统一混沌系统的控制,仿真研 究结果表明：1) 用一个比例-积分(PI)调节器可将统一混沌系统控制到零不动点； 2) 用 三个PI调节器可将统一混沌系统控制到非零不动点；3) 所提出的并行遗传算法具有很强的 全局优化能力,较好地克服了简单遗传算法的过早收敛问题；4) 整个控制系统具有很好的调 节品质和很强的鲁棒性,对PID调节器用于控制混沌系统具有重要的参考价值. 关键词： 混沌 统一混沌系统 遗传算法 比例-积分-微分控制     

Optimization and performance of a high-speed plasma position digital control system

This paper addresses optimization of a high-speed digital feedback controller for a plasma position in Damavand tokamak. Damavand tokamak discharges have plasma currents up to 40 kA with discharge duration greater than 15 ms and toroidal magnetic fields up to 1.2 T. The plasma position is measured using saddle-loops and Rogowski coil and is controlled by electromagnetic forces generated by passing currents through control coils placed around the plasma. A desired control objective is maintaining the plasma in the center of vacuum vessel and to stabilize the plasma in the presence of disturbances in a time domain of the order of few milliseconds. In order to achieve maximum performance it is essential to optimize the control system. In this paper plasma position measurement and the details of implementing high-speed PID controllers based on a TMS320c25 digital signal processor along with the system optimization are presented.     

嵌入式电子节能控制器的设计与实现

节能控制能够有效降低能耗,对保护环境等方面具有重要影响。但目前大多数电子节能控制器都是通过采用单片机技术和双向晶闸管过零触发交流调压电路对电子节能控制器进行设计。通过介绍电子的负荷特点和节能原理,分析电子节能控制器的硬件组成电路,并对电子节能控制器的主要软件程序的流程图进行设计,完成电子节能控制器设计。但这种方法节能控制效果较低,难以保证电子节能控制器性能,为此,提出一种基于模糊PID控制的嵌入式电子节能控制器设计与实现方法。首先通过对嵌入式电子节能控制器的处理器、电源电路、复位电路、系统时钟电路、JTAG接口电路、D/A转换电路、功放电路、双极性电源电路以及嵌入式电子节能控制器硬件PCB板器件布局等的设计,完成嵌入式电子节能控制器硬件设计。在此基础上,选用模糊PID控制方法对嵌入式电子节能控制器进行设计。通过分析模糊PID控制原理,介绍加入自调节因子的模糊PID控制的算法设计,以此确定输入输出隶属度函数,再利用模糊推理和模糊规则,得到电子节能控制器的模糊控制过程,从而完成嵌入式电子节能控制器的设计。实验证明,所提方法能够有效提高嵌入式电子节能控制器的节能控制效果,具有良好的使用价值。     

基于感知模糊自适应蚁群算法的非线性PID控制

随着系统复杂度的提高和对象不确定性因素的增加,为克服线性PID动态性能和稳态性能差的缺陷,分析了非线性PID控制器各控制参数对误差的理想变化过程,构造非线性PID控制器。由于增益参数大量增加,传统参数优化方法不再适用,在分析蚁群算法的基础上,提出了基于感知自适应蚁群算法,并加入模糊自适应信息素更新机制,用于优化非线性PID控制器的设计方法。通过仿真实验将该控制器与基于蚁群算法的非线性PID控制器和基于蚁群算法、Z-N法的PID控制器进行对比,并对控制性能和收敛性能进行了分析,结果表明该算法有效克服了传统蚁群算法收敛速度较慢、容易陷入局部最优而停滞的缺陷,该控制器具有更好的动态性能和稳态性能。     

无人机姿态控制器设计及仿真

由于无人机模型的非线性和参数的时变性,传统PID方法设计的控制器动静态性能可能会变得很差,针对这种问题,设计了适合于某型无人机的模糊自适应姿态控制器。对于模糊控制器的隶属函数选择中盲目性的问题,利用粒子群优化算法对隶属函数进行智能寻优,降低设计过程中专家主观意向对控制器性能不确定性的影响。仿真结果表明,本文设计的控制器相对传统PID有更好的动静态性能,并且对于模型参数的时变性具有一定的鲁棒性。