大力矩超声电机

本文综述了大力矩超声电机的应用和研究现状,分析了国内外大力矩超声电机实现的关键问题,展望了大力矩超声电机的应用前景。     

自适应模糊PID前馈补偿在机载挂飞摆扫转台控制中的应用

针对机载挂飞转台的摆扫速度控制问题,提出了一种利用模糊自适应PID技术进行前馈补偿的复合控制策略。首先根据实际应用提出摆扫转台的期望摆扫速度曲线,并对直流力矩电机驱动的摆扫转台进行了建模;然后根据扰动前馈补偿的控制原理,提出了模糊自适应PID前馈补偿方法,为摆扫转台的速度环设计了模糊PID控制器,并在此基础上设计了与之相适应的的自适应前馈补偿函数;最后进行了仿真结果验证。通过Matlab仿真结果表明,相对于模糊PID控制,所设计的模糊自适应PID前馈补偿控制器能有效的跟踪期望的转台摆扫速度,大幅地提高了在有稳定干扰和摆扫速度越变情况下的跟踪精度。     

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。     

超声振动系统频率自动跟踪的模糊控制算法研究

针对大功率超声应用中,工作频带窄、频率跟踪速度要求快的特点,提出将模糊控制智能算法（Fuzzy Control）和数字频率直接合成技术（DDS）相结合的频率自动跟踪方案,依据经验归纳制定模糊控制器来快速跟踪工作频率,将驱动频率调节至谐振频率附近;随后只采用DDS进行频率的微调节,使得电源频率工作在超声换能器的谐振频率点上。最后,通过在MATLAB软件中对控制算法进行验证,表明本文算法具有可行性,能够实现对大功率超声波电源的频率自动跟踪。     

模糊PID控制下移动机器人定位方法研究

机器人定位研究一直是机器人学研究的重点,但目前机器人定位方法都存在缺点,抗干扰能力差,不能做到准确定位,主要是由于环境等多方面因素的干扰,定位误差会逐渐加大。由于上述原因,提出了一种基于设定值加权模糊PID控制的移动机器人自定位方法。给出了定位过程的参数,为机器人移动建立模型,设计一种模糊 PID 控制器,根据误差及变化率大小,选择模糊定位或PID定位,实现移动机器人的智能定位,提高机器人定位准确的准确性。通过仿真实验结果证明：模糊PID控制的机器人自定位方法对移动机器人的定位过程有较好的改善作用,实用效果较好。     

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。     

模糊神经网络PID在数字舵机控制中的应用

针对某型号数字舵机系统在非线性时变的复杂条件下,传统的PID控制器响应速度慢,精度低,抗过载能力差的缺点,通过对模糊神经网络算法的研究,结合传统的PID控制器,设计了模糊神经网络PID控制器。分别将两种控制算法应用到舵机系统进行实验可以得出,模糊神经网络PID控制器使得舵机位置环阶跃响应上升时间从80ms减小到35ms,超调量从10％减小到小于5％,在频率特性测试中反馈曲线衰减从-2.79dB减小到-0.77dB,相移从65°减小到35°,同时系统非线性引起的畸变明显改善。     

超声波防除积垢节能技术及设备开发

传热设备的积垢问题一直是人们急于解决的一大难题，不仅影响热能利用和生产正常运转，而且会降低产品质量，增加生产成本。通过机理研究、室内试验和工厂试验，揭示了超声波防除积垢的机理，筛选出最佳的声场参数，研制出一种新型的超声波防除积垢设备，室内试验和工厂试验结果表明，超声波技术不但可以防止新垢的产生，而且可以有效地去除已有积垢，显著地提高蒸发系统传热系数和生产能力，可停止使用化学清洗剂，从而延长传热设备使用寿命，避免污染环境，该技术有可能广泛地应用于制糖工业、化肥工业、制浆造纸工业等诸多领域。     

基于模糊PID的UEGO传感器控制方法研究

宽域废气氧(Universal Exhaust Gas Oxygen,简称UEGO)传感器具有较宽的空燃比测量范围,广泛地应用于稀燃发动机空燃比控制系统。UEGO传感器需要配套控制器才能正常工作,通过控制传感器的温度和泵电流,实现空燃比的测量。然而,UEGO传感器温度具有非线性,泵电流参数存在摄动,给其控制带来了困难。为了缩短冷启动时间,采用斜坡加热与模糊PI相结合的分段温度控制策略,以克服温度的非线性和冷启动的加热限制;采用基于OE模型的系统辨识法,建立不同工况下的泵电流模型,据此采用模糊PID的控制方法提高泵电流的控制精度与响应速度,克服泵电流参数不确定性的影响,从而提高传感器的动态性能。在空气环境和混合气配气平台上进行实验,结果表明：UEGO传感器冷启动时间少于20s,温度控制精度较高,泵电流调节时间为191ms,动态响应速度快、抗干扰能力强。     

基于Smith模糊PID控制的温室监控系统设计

针对温室控制系统被控对象模型的时变性、时滞性和易受干扰的问题,设计了一种基于Smith模糊PID控制的温室监控系统。该系统以MSP430F5438A单片机为核心,以PC机为远程监控终端实现了对温室温湿度的实时监测与控制。仿真结果表明：Smith模糊PID控制器具有调节时间快、超调量小、抗干扰能力强、鲁棒性好的优点。该系统与常规PID控制相比,超调量减小了11%,调节时间减小了23%,模型参数改为T=400,τ=130后,比Smith-PID控制超调量减小了15%,调节时间减小了30%。实验测试说明该系统控制精度高、稳定性好,具有很大的实用价值。     

步进电机驱动的直线变倍成像系统研究

为了满足无人机光电载荷的体积和重量要求,并有效解决传统凸轮机构加工精度要求高、系统易产生机械振荡等问题,提高系统的响应速度和变焦精度,对基于步进电机驱动实现连续变焦的直线变倍成像系统进行研究。采用二相混合式步进电机驱动实现机械补偿式变焦系统的变焦聚焦功能。首先,本文研究了基于步进电机的直线变倍成像系统的工作原理与构成,完成硬件平台的搭建,利用单片机控制实现步进电机的加减速过程。然后构造适合本系统的图像清晰度评价函数,并采用扫描反馈搜索算法完成对镜头焦距值的标定,将标定结果载入聚焦算法。最后,完成系统的性能测试。测试结果显示,采用速度控制模型后,步进电机的定位误差显著降低,范围在0.010 mm以下,整个系统的变焦精度远远小于1%,而且光学性能和外场拍摄性能较好。该基于步进电机的直线变倍成像系统满足无人机光电载荷的适用性要求。     

太阳能热泵热水系统循环水流量控制仿真

设计了一套新的太阳能热泵热水系统,介绍了该系统的工作原理和特点,分析表明,该系统既具有普通太阳能热泵的优点,又能够实现供暖、供冷、全年供应生活热水等多种功能。采用机理建模的方法建立了房间冷负荷、风机盘管、执行器、传感器和循环水系统的传递函数模型。设计了太阳能热泵热水系统的循环水系统PID控制、模糊控制和模糊自适应PID控制三种控制方案,并针对设计的三种控制方案对系统进行了控制仿真。结果表明,从调节时间、超调量和阶跃响应等几个方面综合考虑,由于模糊自适应PID控制能够在线调整控制系统的特性参数,随时适应系统的运行变化,在太阳能热泵热水系统的循环水系统运行控制上具有明显的优势。     

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。     

基于模糊PID的多类型轴同步运动控制技术研究

在大型复杂设备中,存在着大量多轴联动或同步运动驱动机构。为提高多轴同步运动精度,对常用的同步控制模型进行了研究和分析,提出了以模糊PID控制算法为核心的主-从式与耦合式相结合的控制模型,并开展了双电机轴系统、双液压轴系统以及混合轴系统的建模仿真与试验分析。结果表明该控制方法不仅能够减小多轴同步系统的同步运动误差,还能有效减小外部干扰的影响。     

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。     

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.     

多模态控制在步进电机位置伺服系统中的应用研究

针对步进电机伺服系统的响应速度慢、稳态误差低的问题,提出了一种多模态控制策略。根据误差大小调节两种控制策略对被控对象的作用权值,使最终的控制量连续输出,实现控制策略无扰动、平滑的切换。半实物仿真实验结果表明,该控制策略较好地综合了模糊控制和模糊PID控制的优势,系统反应速度快,震荡小,抗干扰能力强,同时一定程度上改善了低频振荡和高频失步的问题,具有实际应用价值。     

超声波马达的应用

超声马达具有诸多优良特性,它已经在很多领域得到了广泛的应用。本文介绍了超声马达的应用现状和发展前景。     

超声在固体火箭发动机无损检测中的应用

在固体火箭发动机的研制中，无损检测技术非常重要。本文介绍了一些主要的超声检测方法及其应用。脉冲多次反射法用于检测固体火箭发动机壳体与衬层之间的粘结质量。特性参数和扫频超声法以多层介质理论为基础，用于检测固体火箭发动机的深层粘结质量。     

参数不确定永磁同步电机混沌的模糊脉冲控制

通过Takagi-Sugen控制技术和脉冲控制技术,建立了参数不确定永磁同步电机的Takagi-Sugen模糊脉冲控制模型,然后利用矩阵分析和Lyapunov稳定性理论,得到了参数不确定永磁同步电机渐进稳定和指数稳定的充分条件,最后通过实例证实了该结果的正确性,相比传统的控制方法,基于Takagi-Sugen模型的模糊脉冲控制方法具有一定的优越性. 关键词： 混沌控制 模糊控制 脉冲控制 永磁同步电机