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。     

近程巡飞弹姿态控制优化仿真研究

近程巡飞弹姿态控制系统是一个非线性、时变性及耦合性的复杂控制系统,是近程巡飞弹武器系统型号研制的关键技术之一;传统的PID控制在不同巡飞状态下调节稳定性较差、响应时间慢、影响姿态控制的稳定性和机动性;针对近程巡飞弹姿态控制系统中PID控制参数不可调,自适应、抗干扰性能较差等问题,引入了自适应模糊PID控制方法,使系统在不同巡飞姿态和干扰条件下能够实时整定PID的三个控制参数,提高系统的控制性能;在此基础上设计了近程巡飞弹的姿态角控制回路,并以俯仰角为例,在Matlab/Simulink平台下建立仿真模型,进行仿真实验;仿真结果显示,采用自适应模糊PID的控制方法,系统控制性能更好,抗干扰能力和自适应能力优于传统PID控制,减小了巡飞过程中姿态角的波动情况。     

基于加速度反馈的上反稳瞄系统最优控制研究

针对某车载上反稳瞄系统中火炮瞄准线稳定精度0.2 mrad的要求,提出在惯性速率稳定闭环内增加高增益的加速度闭环校正,形成多闭环的控制回路,并通过ITAE(integral of time-weightde absolute error)最优控制对系统控制回路的PID参数进行整定。对上反稳瞄系统构成进行分析,对控制系统的负载、陀螺和无刷力矩电机等闭环回路进行建模仿真;利用ITAE最优控制器对多闭环控制系统的PID控制参数进行调节;对系统添加随机干扰和单位阶跃响应,测试其相关性能。测试结果表明:相比传统的调整PID参数和单速度环控制系统,基于加速度多闭环ITAE最优控制器可以使系统抗扰动性能提高约78%,超调量减小约23%,摇摆稳定精度提高约29%,可较好地满足上反稳瞄系统稳定性能的要求。     

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。     

无人机自主着陆高度控制系统设计研究

无人机自主着陆是无人机任务执行后顺利回收的重要阶段。论文根据固定翼无人机着陆滑跑的特点,设计了无人机着陆滑跑的下滑高度轨迹及高度控制回路。在已知无人机着陆性能和空气动力学模型的情况下,根据无人机飞行任务的需求,研究了直线下滑段的轨迹设计,利用指数拉平方法设计了末端拉平段的轨迹,并结合PID控制技术对无人机的纵向俯仰控制回路以及整个无人机高度控制回路进行了建模和详细研究,利用MATLAB仿真技术对设计的控制方案的性能进行了详细分析,获得了相应的关键设计参数。对设计的高度控制回路方案的数学仿真和基于FlightGear飞行环境模拟系统的半物理仿真验证了所设计的自主着陆高度控制系统的可行性,具有一定的参考实用价值。     

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.     

Smith-Fuzzy-PID在集中供热控制系统中的应用研究

供热过程存在的大惯性,时变性,滞后性等特性,严重影响了供热过程的控制性能;为了解决上述问题,针对二次网进行了基于温度的流量调节;并且分别针对滞后特性在PID的基础上加入了Smith算法,针对时变特性又在Smith和PID基础上加入模糊控制,分别就所建模型和由于扰动等外界因素造成的系统参数变化后的模型设计了Smith-Fuzzy-PID控制器并进行了仿真研究;仿真结果表明,Smith-Fuzzy-PID在模型精确和外界扰动两种情况下均能达到很好的控制效果,方法可行有效。     

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。     

二维扫描反射镜的鲁棒脉冲-峰值控制应用研究

针对二维扫描反射镜控制时可能遇到的脉冲干扰问题,以及设备制造时误差带来的参数不确定性,结合鲁棒脉冲-峰值理论提出了一种计算脉冲响应保守界,并设计了一个状态反馈控制器。通过理论建模得到二维扫描反射镜方位电机伺服控制模型,引入参数不确定性后,对该模型采用LMI优化求得控制器参数及峰值响应保守界。经过仿真验证,该方法相对于普通的PID控制方法减少了20%的峰值响应和50%的恢复时间,对于二维扫描反射镜脉冲干扰具有较好的抑制效果。     

烘丝过程中的组合积分控制器与双重控制研究

在烟草行业的烘丝过程中,烟丝的出口水分作为被控对象常常具有大滞后与强非线性的特性,且在工艺流程中通常存在干扰因素;当前,这一过程中大多仍采用传统PID控制器,存在响应稳态误差大、响应时间长等问题,进而影响烟丝的最终品质;针对这一情况,引入组合积分控制器替代传统PID控制器在烘丝过程中的作用;同时引入双重控制,并与组合积分控制器相结合;针对控制对象进行的仿真实验结果表明,这一新型控制策略在烘丝过程出口水分的控制效果上明显优于传统PID控制器,稳态误差较小且响应迅速,证明了组合积分控制器运用在双重控制系统中时具有优异的动态性能与鲁棒性;最后,这一新型双重控制算法已成功应用到烟草行业烘丝过程的水分控制上。     

基于自抗扰算法的“动中通”系统控制策略

动中通”(SOTM)伺服控制系统通常采用三闭环PID控制策略进行控制器的设计;然而,由于系统扰动和系统时变性参数的存在,传统PID算法难以保证“动中通”系统稳定、可靠地工作;针对传统控制策略的弊端,建立了“动中通”系统数学模型,并提出了一种基于自抗扰(ADRC)算法的双闭环控制策略;仿真实验表明,基于ADRC的双闭环控制策略不仅具有更快的响应速度和更高的控制精度,还有更强的鲁棒性,能有效地弱化系统扰动的影响,满足“动中通”系统的功能需求。     

基于模糊PID控制的永磁同步电机控制器研究

为了提高复杂环境条件下永磁同步电机（PMSM）控制器的动态控制性能与抗干扰能力,分析了永磁同步电机的速度-电流（或力矩）双闭环控制调速结构,提出了一种基于模糊PID控制原理的速度环控制策略。速度环运行时,模糊PID控制器首先将永磁同步电机转速的误差及误差变化率进行模糊化处理,然后依据模糊规则进行模糊推理,并自动在线整定出速度环PID的三个系数（比例系数、积分系数、微分系数）,不仅减少了速度环的调节时间,也能增强抵御来自电流环（或力矩环）的干扰。仿真结果表明,当永磁同步电机的转速发生变化或负载发生扰动时,相比于传统的PID控制器,模糊PID控制器能提高系统的动态性能与鲁棒性。该方法用于永磁同步电机的控制是可行、有效的。     

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。     

基于卡尔曼与模糊PID的高帧频图像识别跟踪系统

针对空间光通信系统对信标光斑实时准确跟踪需求,设计了基于高帧频相机的精跟踪处理控制平台,并将图像处理和控制算法全部集成在大规模现场可编程门阵列芯片内部.将模糊推理规则与常规比例、积分和微分算法结合,提高了非线性系统的控制准确度|将卡尔曼滤波器的预测功能与模糊比例、积分和微分结合起来,达到对快速倾斜镜的实时超前控制.现场实验表明,该系统能有效抑制外界干扰,实现对光斑弱小目标的准确跟踪,具有动态响应快、稳定准确度高和抗干扰能力强的特点.     

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。     

基于卡尔曼与模糊PID的高帧频图像识别跟踪系统

针对空间光通信系统对信标光斑实时准确跟踪需求,设计了基于高帧频相机的精跟踪处理控制平台,并将图像处理和控制算法全部集成在大规模现场可编程门阵列芯片内部.将模糊推理规则与常规比例、积分和微分算法结合,提高了非线性系统的控制准确度;将卡尔曼滤波器的预测功能与模糊比例、积分和微分结合起来,达到对快速倾斜镜的实时超前控制.现场实验表明,该系统能有效抑制外界干扰,实现对光斑弱小目标的准确跟踪,具有动态响应快、稳定准确度高和抗干扰能力强的特点.     

自动化控制下机械手臂运动轨迹研究

对机械手臂运动轨迹进行优化控制,能改善机械手臂的自动控制性能。为了提高机械臂的控制稳健性,提出一种基于变结构模糊PID控制的机械手臂运动轨迹优化控制模型。首先采用末端效应逆运动学模型构建机械手臂的运动规划约束参量数学模型,采用七自由度运动空间重构方法建立机械手臂运动的动力学方程。然后通过纵向定常运动,分析建立机械手臂整定控制目标函数,求解机械臂在抓取作业过程中的最佳导引控制律,采用变结构模糊PID控制方法进行运动轨迹的误差修正,实现机械臂自动控制优化。最后通过仿真实验进行控制性能测试,结果表明,采用该方法进行机械手臂运动轨迹控制的精度较高,对机械臂位形变化轨迹的预测准确性较好。     

执行依赖启发式动态规划PMSM控制策略研究

永磁同步电机算法中的PID参数固定不变,自适应能力较差。近似动态规划具有自学习能力,能动态调整参数,增强系统的自适应能力。本文将近似动态规划中的代表性算法——执行依赖启发式动态规划与类PI网络相结合,根据环境反馈对各个策略进行评价,选取评价最优的策略在线调整动作网络参数,对永磁同步电机进行自适应最优控制。仿真结果表明,执行依赖启发式动态规划加PI控制算法在系统速度变化和负载变化过程中,动态效果和稳态精度优于传统PID控制。