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。     

光电子技术与器件 光能转换与器件

TK513.4 2006032421光源跟踪伺服系统模糊PID控制的仿真研究=Si mulationof fuzzy PIDcontrols in light source tracking servo-system[刊,中]/孔祥纯(海军工程大学三系.湖北,武汉(430033)) ,肖航…∥计算机仿真.—2006 ,23(1) .—152-154 ,164利用模糊控制原理,采用模糊推理的方法,实现对PID控制器的参数在线整定,并利用MATLAB工具箱,对光源跟踪伺服系统进行仿真研究。仿真结果表明,对于固定特性的对象或变结构对象,相对于常规PID控制,采用参数模糊自整定的PID控制器能使超调和反应时间大幅减小,为在实际应用中进一步提高光源跟…     

定向战斗部随动系统新型模糊-PID复合控制

针对随动定向战斗部随动系统工作中存在的非线性与随机干扰问题,普通的PID控制器和模糊控制器不能满足快速性与适应性的要求,基于模糊自整定PID参数控制器与模糊-PID切换控制器,提出了一种新型模糊-PID复合控制算法,控制前段利用模糊控制加快控制速度,后段利用模糊逻辑整定PID参数提高精度与自适应能力;仿真结果表明,采用这种新型模糊-PID复合控制算法能够保持跟踪精度,减少调节时间,加快系统跟踪速度,减小切换冲击,提高抗干扰能力。     

飞机防滑刹车系统控制器的设计及仿真

飞机防滑刹车系统具有复杂性、非线性以及不确定性的特点,难以建立其精确数学模型;模糊控制具有不依赖被控对象模型的特点,PID控制具有控制精度高的特点,将模糊控制和PID控制结合,提出了一种模糊PI+模糊ID控制律的设计方法,利用MATLAB软件中的SIMULINK仿真工具,对飞机防滑刹车系统的智能控制算法进行了仿真,然后将仿真结果与一般的模糊控制的仿真结果进行了比较分析,结果表明模糊PI+模糊ID比一般模糊控制刹车时间缩短了1.7 s,距离缩短了80 m,能较好地改善刹车系统的性能,提高防滑刹车系统的效率。     

基于神经网络模糊控制理论的转台伺服系统控制设计

针对三轴飞行仿真转台伺服系统非线性、模型不精确等特点,在分析转台系统结构的基础上,采用模糊PID控制的方法对转台伺服系统进行仿真控制,得到较好的控制效果。模糊控制控制规则的获得带有很大的人为因素,并且在控制过程中对规则采用查表法占用大量的内存。基于以上原因,设计了神经网络模糊控制器(NNSOC),利用神经网络控制自学习、自调整的能力,为模糊控制器提供自动生成控制规则的能力;同时由于神经网络具有联系记忆能力,可对未训练的样本做出决策。对NNSOC的控制效果进行了仿真。结果表明：其具有很好的动态性能和鲁棒性,对转台的控制效果良好。     

制浆废水厌氧处理过程中pH的控制算法研究

以山东某纸厂的制浆废水厌氧处理过程为背景,建立了pH调节系统的数学模型,组建了模糊PID控制系统,并用Matlab仿真软件对其进行了仿真;研究比较了PID控制、模糊控制和模糊PID控制的阶跃响应、抗干扰响应,对比分析了模型参数摄动时这3种控制算法的鲁棒性能;从仿真结果看,模糊PID的阶跃响应既具有模糊控制的快速性又具有PID控制的稳态无误差,在受到干扰后可以很快恢复到稳态值,达到比较好的控制效果;模型参数发生摄动后,模糊PID控制超调量相对较少,稳态误差为零,但要在200 s时才基本稳定;实验证明模糊PID控制算法的综合性能最好。     

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。     

褐煤锅炉蒸汽温度模糊控制仿真研究

本文利用GSE软件建立了600 MW超临界褐煤锅炉蒸汽温度模糊PID控制系统的仿真模型,进行了模糊PID控制效果的仿真研究,并与常规PID控制进行了对比。研究结果发现,在抽炉烟份额从100%降至50%的扰动下,模糊控制方案的主汽温的最小值比常规控制高0.21℃,最大值低0.15℃,动态时间缩短了477 s;再热汽温的最小值比常规控制高0.32℃,最大值低0.49℃,动态时间缩短了387 s。模糊控制下的汽温调节的快速性和稳定性均优于常规控制,证明了该模糊控制方案能够改善控制系统的控制质量。仿真实验的结果对电厂汽温控制系统的优化具有一定的参考意义。     

热流计校准装置自适应温度控制方法研究

以热流计校准装置为研究对象,建立了热板温度仿真模型。根据模糊控制原理和BP神经网络原理,分别设计了模糊PID控制器和BP神经网络PID控制器,并在Matlab的Simulink下进行了不同控制方法的仿真对比实验。仿真结果表明:模糊PID有更快的响应速度、更短的稳定时间,BP神经网络PID有更小的超调量。     

基于模糊控制的无人水面艇直线路径跟踪方法

针对直流电机驱动固定双桨的无人水面艇,提出一种基于模糊控制的直线路径跟踪方法;利用无人水面艇到目标路径的垂直距离以及无人水面艇的实际航向与给定路径方向的差值来确定无人水面艇的当前状态,根据模糊推理的方法实时调整左右两侧推进电机的输入电压,进而改变无人水面艇的运动状态,实现无人水面艇自主直线路径跟踪;模糊控制器采用双输入双输出的控制结构,无需建立精确的控制器模型,在无人水面艇初始位置相对于跟踪直线的不同位置关系情况下进行了仿真实验,并与PID控制器的性能进行了比较,仿真结果表明:在初始航向偏差角较大时,如2π/3、π时,该方法克服了采用固定参数PID控制方法时出现的大迴转现象;在初始航向偏差角较小时,如π/4、3π/7、π/2时,该方法在超调量以及调节时间方面的直线跟踪性能优于固定参数PID控制方法。     

基于模糊控制的自适应光学校正技术

自适应光学中普遍采用的比例-积分-微分(PID)控制严格依赖于变形镜的响应模型,响应模型的标定非常繁琐且性能容易随时间和温度而漂移.采用模糊控制摆脱了对变形镜响应模型的依赖,通过波面的快速重构,从波面中提取波面评价指标,将该评价指标及其微分作为模糊PID控制器的输入.选择模糊输入和输出论域的隶属度函数,设计出模糊规则库,通过模糊推理、解模糊等过程,对PID控制器的3个参数即比例kp、积分ki和微分kd进行模糊自整定,实现了自适应控制.采用高速数字信号处理器(DSP)设计了硬件验证测试平台,通过该平台的测试,证明该方法有效可行,在不需要变形镜响应矩阵的前提下,能够将光斑的衍射极限倍增因子β值从10—12校正到3—4,与传统的PID控制基本一致,但稳定性更好.因无需标定,故降低了变形镜的安装要求.     

液压驱动型四足机器人电液伺服控制系统仿真建模与实验分析

复杂的作业环境和艰巨的作业任务使液压驱动型四足机器人对其伺服系统的精度、速度和力量均比一般机器人在普通情况下有更高的要求。为掌握液压驱动型四足机器人在多种路况下行走时各液压缸的受力情况以及液压系统内流量、压力的变化情况,需要对其虚拟样机进行机械动力系统和液压伺服系统的联合仿真,定性分析电液伺服系统位置、速度等被控对象的特性,并分析PID控制器在四足机器人伺服控制方面的特性与不足。针对传统控制算法在四足机器人控制存在的短板问题,设计了一种非对称前馈补偿模糊自适应PID算法,并利用物理样机进行了实际验证。实验结果为四足机器人电液伺服控制系统硬件、软件和控制算法的设计与优化指明了方向,还为研究四足机器人平稳步态控制策略提供了决策依据和数据支持。     

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。     

智能分区PID控制算法在电动缸伺服系统中的研究

针对电动缸伺服系统中的非线性环节,本文采用带线性补偿的分区二级前馈PID控制算法。首先建立电动缸伺服系统的仿真模型,并采用单组控制参数的二级前馈PID控制算法,通过仿真发现系统存在着抖动、精度较低的问题。然后提出了具有线性补偿的分区二级前馈PID控制算法,改进了相应的控制器结构并实现控制器的数字离散化。最后通过线性补偿的方法整定实际系统在各分区的控制参数,计算出相应的控制量。对比分析实际系统的稳态误差,发现智能分区PID控制器在电动缸伺服系统中能够取得更好的控制效果。     

基于AFSMC算法的四旋翼飞行器控制策略研究

针对四旋翼飞行器在飞行过程中,控制系统存在非线性、强耦合、不确定性和鲁棒性差的问题,建立了关于四旋翼飞行器的动力学数学模型,将自适应控制、模糊控制和滑模控制相结合,提出基于自适应模糊滑模控制(AFSMC)的快速平稳控制策略。采用模糊系统推理方法实现理想控制律的逼近。在满足李雅普诺夫稳定性条件的前提下进行控制器的设计和稳定性分析,并结合四旋翼的数学模型和给定参数进行了MATLAB仿真。仿真结果表明,AFSMC控制器相比常规PID控制器具有良好的动态性能和抗干扰能力。     

一种三相三线与三相四线自适应电能表的设计

针对合成孔径雷达（SAR）清晰成像的特点,为保证雷达天线波束指向稳定,设计了某型机载雷达天线稳定平台。为了消除雷达天线稳定平台控制中存在的非线性及不确定性因素的影响,提出了一种应用于雷达天线稳定平台控制系统的模糊PID控制策略。稳定平台是依据陀螺仪所采集载机的角速度,运用反向运动补偿的原理进行工作。控制策略中,在传统PID控制的基础上引入模糊控制算法,根据跟踪误差信号动态改变PID控制器参数,改善稳定平台的控制效果,完成稳定平台控制器的优化设计。仿真结果表明,优化后的模糊PID控制算法与传统PID控制算法比较,在稳定平台转速控制方面受到的外部干扰影响更小,响应速度更快。因此,基于模糊PID控制算法的雷达天线稳定平台具有更高的稳定性能。     

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.     

基于单片机的温度控制系统的设计

针对单片机温度控制系统采用传统控制方法容易出现响应速度慢、振荡剧烈、控制精度低等问题,对单片机温度控制系统的硬件电路、控制精度、控制算法等方面进行了设计研究。基于以AT89C51单片机为核心运用DS18B20温度传感器的温度控制系统,提出了变论域模糊PID控制算法,将变论域模糊控制和PID控制相结合,结合生猪猪舍温度控制系统对传统PID控制算法以及变论域模糊PID控制进行对比分析。实验结果表明,设计的温度控制系统采用了变论域模糊PID控制算法,提高了控制精度,加快了系统的响应速度,从而增强了温度控制系统的实用性,产生了重要的实际工程意义。     

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。