基于Simulink/Stateflow的无人机多模态控制律仿真

为了验证无人机多模态飞行控制律设计的正确性,采用Simulink/Stateflow建模仿真方法。以某小型无人机为研究对象,首先在小扰动线性化模型基础上,设计了纵向和侧向多模态控制系统结构,并给出了相应的控制律,然后根据传统的频域和根轨迹的方法确定了各个控制器参数,最后通过Simulink/Stateflow完成整个飞行剖面的仿真,结果表明该方法能直观简洁地实现多模态之间切换的控制逻辑,模态控制误差均满足国军标要求,验证了所设计的多模态控制系统的正确性。     

基于DSP的斜轴式望远镜机架控制系统设计

为了抑制望远镜驱动系统中的非线性干扰,设计了一种新型机架伺服控制系统;系统以45度斜轴机架转台为硬件平台,以DSP为主控制器,采用HQ7620摄像头模块进行位置反馈;首先DSP对图像模块采集的图像进行实时处理,得到目标图像质心的位置,并计算出该位置相对于视场中心的误差,接着对误差进行粒子群模糊PID控制,最后DSP的EV模块产生相应的PWM对机架驱动电机进行控制,实现对机架的高精度闭环控制;PWM波的频率设为10 kHz;实验数据表明:与模糊PID控制和PID控制相比,系统粒子群模糊PID控制下水平与竖直方向的误差均值为0.323 2像素,大幅度地提高了控制的稳定性,满足实际要求。     

基于多功能数据采集卡和变速PID的转台控制系统设计

为了提高采用转台对惯导系统和惯性仪表进行误差模型标定时的可靠性和精度,对角位置转台的控制系统进行了研究。首先借助NI公司PXI-8101控制器和功能强大的数据采集卡PXIe-6363对转台控制系统进行了硬件设计。随后在对转台常规PID控制方法研究的基础上提出了一种能随系统调节偏差自动改变积分项累加速度的变速PID控制方法。接着又对基于软件实现的双通道旋转变压器轴角解调算法进行了研究并提出了一种粗精组合角纠错方法。最后对本文设计的转台控制系统进行了测试实验,结果表明提出的轴角解调算法具有较好的解码速度和精度,并且变速PID控制方法大大提高了转台控制系统的自学习能力和鲁棒性,显著地改善了转台控制过程的稳定性。     

基于模糊PID的助行机器人调速系统的研究

助行机器人对系统的动态特性要求较高,而且在其爬楼的过程中有诸多不确定的因素,基于传统控制策略的单闭环负反馈控制系统调速效果难以令人满意。在这种情况下建立了系统的数学模型,设计了基于模糊PID的双闭环调速控制系统,并和传统的PID控制进行了对比。为了保证助行机器人爬楼过程的平稳性和乘坐者的舒适性,参考电梯运行的速度曲线,设计了正弦速度给定曲线。仿真结果表明：在助行机器人调速系统中,模糊PID控制比传统PID控制启动和制动过程更平稳,舒适性更高,误差更小,精度更高。     

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介绍了三相无环流交交变频控制系统设计的控制原理及其DSP控制系统硬件和软件的具体设计,并给出了在搭建的主回路平台上进行整体调试的结果。在其DSP控制系统的驱动控制下,三相交交变频器能输出频率为0~15Hz电流和电压波形,电流无环流死区时间为1.2ms,调试结果显示所研制的DSP三相交交变频数字控制系统具有较高的控制精度和实时性。     

基于DSP的三相无环流交交变频控制系统研制

介绍了三相无环流交交变频控制系统设计的控制原理及其DSP控制系统硬件和软件的具体设计,并给出了在搭建的主回路平台上进行整体调试的结果。在其DSP控制系统的驱动控制下,三相交交变频器能输出频率为0~15Hz电流和电压波形,电流无环流死区时间为1.2ms,调试结果显示所研制的DSP三相交交变频数字控制系统具有较高的控制精度和实时性。     

3D打印机控制系统的设计

设计了一种3D打印机控制系统,采用微控制器ATmega2560为主控制器,集成了USB通信接口模块、打印头温度检测模块、LCD控制器模块以及电机驱动模块等;利用计算机切片软件将3D模型切片产生G代码,通过串口送到主控制器,主控制器处理G 代码并对电机驱动模块发送控制信号,采用PWM脉冲宽度调制技术控制3D打印机的XYZ三轴电机及挤出机电机进行3D打印,为了保证打印头快速达到打印温度并保持温度恒定,采用增量式PID算法实现对温度的精确控制;测试结果表明,采用增量式PID算法后,挤出头温度控制在245℃,控制精度为1℃,将原来的300 s左右进入恒温状态提高到75 s左右进入恒温状态,提高了三维打印恒温控制的性能,减少了打印过程中打印材料断丝、粗细不均匀等现象,满足了对打印质量的要求。     

云计算环境下的航空器飞行角度控制系统设计

云计算环境下的航空器是一个集大量复杂计算的、实时性较强的控制系统,部分信号的调用需要极高的实时性;传统的控制系统通常采用前后台模块,应用程序无限循环,其采用中断服务程序来处理异常事件,满足不了航空器飞行角度控制的实时性要求;设计了一种融合PID算法的单片机控制程序的航空器飞行角度控制的制系统;构建了云计算环境下航空器飞行角度控制系统的结构,通过姿态数据传感器采集航空器飞行角度信息,对航空器对飞行控制器、电机控制模块以及无线通信模块硬件进行了设计,通过融合PID算法的单片机控制程序实现航空器飞行角度的快速、准确控制;实验结果说明,所提控制系统的控制误差以及鲁棒性都优于传统控制系统,所提的系统具有可靠、灵活、实时性高等优势。     

基于切换参数PI控制器的运动控制系统设计与实现

运动控制系统已被普遍应用于各个方面,其关键技术即要解决控制的精准度与快速性。大多数的运动控制系统,都是运用PID+速度/加速度前馈来实现,同时利用遗传算法或神经网络算法进行PID的参数整定;为了使控制更为精准,减少运动过程中的震荡,运动控制过程中考虑进行P/PI条件切换,在Matlab/Simulink环境下,利用回调函数,同时加入滤波器进行平滑处理,构建了速度控制模块、伺服电机仿真模块,分别对遗传算法整定的PI参数和条件切换的PI参数控制进行比较,实验证明带P/PI参数切换的运动控制系统会获得更快速准确的运动结果,同时该仿真模型的建立为运动控制系统的设计和调试也提供了比较方便的思路和方法。     

一种永磁同步电机转子初始位置检测方法

电梯曳引机控制需要实时获取转子的机械角度,而常用的增量式编码器在首次清零信号到来前不能提供准确的转子位置信息,从而可能导致闭环控制失败;因此,转子的初始位置检测成为曳引机控制中必须解决的问题,传统的检测方法计算复杂,且定位过程中易造成转子堵转或摄动,不利于电梯系统的舒适性;为此,提出了一种利用正弦波增量式编码器的换向信号计算转子初始位置的方法,设计并实现了编码器换向信号的调理电路,研究了利用两路换向信号解算转子的初始位置信息的算法,并研发了相应的软件模块;实现了当转子保持静止时初始位置的高精度检测,满足电梯平稳启动的需求;实验结果表明,该方法不依赖电机的数学模型,运算量小,且具有较高的检测精度和通用性。     

模糊PID控制在电视跟踪伺服系统中的应用

针对电视跟踪伺服系统提出了一种模糊PID控制方法，该方法结合简单模糊控制与常规PID控制的优点,讨论了模糊PID控制器的设计方法，同时利用MATLAB软件中的模糊控制工具箱进行了系统的辅助设计与仿真实验.仿真结果表明，该控制方法可使电视跟踪伺服系统性能得到提高.     

基于自适应遗传算法的改进PID参数优化

PID控制的控制性能取决于PID参数的设置,针对传统PID参数整定和优化过程中存在的问题进行了PID控制改进,提出了自适应遗传算法整定和优化PID参数的方法。改进PID控制将系统的综合性能控制区分为不同目标的局部性能控制,采用自适应遗传算法针对不同控制目标进行PID参数寻优,选择、交叉和变异概率的自适应改变在保持种群多样性的同时加快算法收敛。改进的PID控制和遗传算法有效提高了PID参数寻优能力,提高了控制系统的响应能力和稳定性。最后通过发动机怠速转速控制应用表明本算法的可行性和有效性。     

模糊PID在高精密球抛光机床压力控制中的应用

针对高精密球体抛光机床压力加载控制中,存在的加压精度低、抗干扰能力差等问题,提出了基于模糊PID控制策略的压力加载控制系统。分析了抛光机床的加压装置,并对机床整体控制系统进行设计;针对高精密抛光机床加压过程中存在的滞后性、非线性及时变性等特点,分析模糊PID控制器的设计过程及其软件实现;静态加载实验表明,运用模糊PID的控制系统可将静态加压误差控制在1%以内;同时,动态加工实验表明,动态误差可控制在4.2%以内。将模糊PID控制方法运用于高精密球体抛光压力控制中,提高了压力加载精度和稳定性,在实际加工中有较好的运用效果。     

空间用斯特林制冷机的过程控制

斯特林制冷机在空间探测中的应用越来越广泛,其驱动控制也至关重要.针对特定的斯特林制冷机,设计了以FPGA作为核心的控制系统,简单介绍了系统的硬件结构以及直线电机的正弦波驱动波形,详细讲解了制冷机的启动、降温、稳温等过程控制,重点论述了温度PlD算法实现的问题,通过跟踪制冷过程温度变化曲线,验证了控制模块的功能特性.     

基于补偿网络的PSM高压电源模块仿真分析

利用MATLAB对中国聚变工程实验堆(CFETR)低混杂波高压电源系统的调节模块进行仿真，分析了静态电网波动、负载变化、滤波参数等对输出电压的影响。利用补偿网络可以大大减少纹波，增加输出电压的稳定性。该系统的稳定时间在几个毫秒之内，纹波系数<1%。通过仿真决定对该高压电源系统调节模块采用比例积分微分(PID)控制与超前-滞后补偿策略。     

A nonlinear controller design for permanent magnet motors using a synchronization-based technique inspired from the Lorenz system

The dynamic behavior of a permanent magnet synchronous machine (PMSM) is analyzed. Nominal and special operating conditions are explored to show that the PMSM can experience chaos. A nonlinear controller is introduced to control these unwanted chaotic oscillations and to bring the PMSM to a stable steady state. The designed controller uses a pole-placement approach to force the closed-loop system to follow the performance of a simple first-order linear system with zero steady-state error to a desired set point. The similarity between the mathematical model of the PMSM and the famous chaotic Lorenz system is utilized to design a synchronization-based state observer using only the angular speed for feedback. Simulation results verify the effectiveness of the proposed controller in eliminating the chaotic oscillations while using a single feedback signal. The superiority of the proposed controller is further demonstrated by comparing it with a conventional PID controller. Finally, a laboratory-based experiment was conducted using the MCK2812 C Pro-MS(BL) motion control kit to confirm the theoretical results and to verify both the causality and versatility of the proposed controller.     

蒸汽发生器检测机器人运动分析与控制实现

在核电站蒸汽发生器复杂环境下,为准确控制机器人完成管板检测任务,提出了一种基于STM8处理器的爬壁机器人运动控制方法。针对机器人两个不同轴线驱动轮的结构特点,运用运动学理论建立了机器人运动方程,分析了机器人的运动特性。设计了爬壁机器人硬件控制电路,为提高机器人的控制精度,采用了位置环,速度环和电流环三环PID软件控制策略。最后,对此控制方法进行了相关实验验证。实验结果表明,爬壁机器人控制电路设计合理可靠,三环PID算法实现了较好的运动效果,满足设计要求。     

高速拉丝机恒张力收线数控系统设计

介绍了一种用于高速拉丝机恒张力收线的数字控制系统。在该系统中其控制核心主要由单片机8098、转速电流输入通道、数字PID调节器等组成。系统通过对张力与电机电流和转速三个参数的实时采集和处理,能够在运行中获得良好的动静态性能。由于系统性价比高,结构简单,具有一定的实用价值和推广意义。     

基于模糊PID的海洋立管疲劳试验装置控制系统设计

海洋立管作为海洋油气开发的关键设备,在运行期间面临疲劳失效的风险,需要对立管进行疲劳试验。针对海洋立管共振弯曲疲劳试验法,提出基于 S7-300 PLC实现海洋立管共振弯曲疲劳试验装置控制系统的设计思想。采用黄金分割法,寻找确定试件共振频率点;同时,为保障系统能够在该共振频率点稳定运行,采用S7-300 PLC作为核心控制器,结合参数自调节模糊PID控制算法,设计完成疲劳试验装置中转速模糊PID控制器,实现对系统转速的精确控制,使得海洋立管疲劳试验装置控制系统在具有PLC控制灵活、可靠性高等特点的同时,大大提高了其自动化程度。