基于STC89C51的新型液氮低温微创冷冻控制系统设计

设计了一种新型液氮低温微创冷冻控制系统,详述了系统的控制原理及各功能模块的实现.采用热流平衡原理、PID技术与STC89C51单片机及外围控制电路对冷冻冻结面范围、液氮瓶压力及冷刀刀头温度进行实时控制和显示.应用结果表明:该系统运行稳定,可靠性高,操作简单.     

基于遗传算法的统一混沌系统比例-积分-微分神经网络解耦控制研究

提出了采用改进的遗传算法优化比例-积分-微分(PID)神经网络解耦控制器的连接权值，从而实现PID控制器参数的优化及非线性多变量系统的解耦控制. 改进的遗传算法优于基本遗传算法，它使寻优过程中的计算量减少，计算效率提高，收敛速度加快. 将优化后的PID神经网络解耦控制器应用于统一混沌系统的控制中，仿真实验收到良好的控制效果，证明了PID控制器应用于统一混沌系统控制的有效性. 关键词： 混沌系统 遗传算法 比例-积分-微分 神经网络     

改进蚁群PID-神经元解耦的CFB锅炉燃烧系统控制

床温和主汽压都是循环流化床锅炉生产运行中的重要参数,会直接影响机组的安全性和经济性。但由于这两者对象存在非线性、大时延、强耦合等特点,其现场控制效果一直不太理想。本文首先采用自适应神经元将床温和主汽压解耦,再利用具有分工特征的蚁群算法优化参数的PID控制器对两者进行独立控制。采用该算法优化常规PID控制参数,能够实现控制参数的快速寻优。该方案应用于循环流化床锅炉燃烧系统仿真,结果表明能有效实现系统解耦,且具有响应快、超调量小等优点,有效地提高了控制品质。     

直膨空调系统动态建模及温湿度解耦控制

基于压缩制冷循环的直膨空调系统可以通过调节压缩机转速和风机转速来实现室内热环境的温湿度同时控制,但由于系统存在工况范围大、干扰多、非线性、运行参数强耦合等问题,简单控制方法很难取得良好的温湿度控制效果。本文通过联立空调房间及直膨蒸发器的一阶微分方程,建立了直膨空调系统动态机理模型,并借利用实验数据完成了机理模型验证。利用模型分析了直膨系统降温除湿过程温湿度的交叉耦合作用。借助机理模型,设计了基于PID控制的双回路的温湿度前馈解耦控制器。该控制器通过在压缩机转速-干球温度控制回路和空气流量-含湿量控制回路分别设置前馈补偿器的方式实现了系统解耦。结果表明,所设计的前馈解耦控制器能较好的补偿直膨空调系统降温除湿过程的热湿耦合,实现室内温湿度控制的同时也具备较强的抗干扰能力。     

基于自适应单神经元PID的四旋翼飞行控制研究

针对传统增量式PID控制算法在四旋翼飞行器的姿态控制中自整定参数不足的缺点,提出了一种改进的自适应单神经元PID控制算法,该算法在单神经元加权系数调整的基础上引入PSD自适应控制方法,增加了对比例系数的自适应调整;通过建立四旋翼飞行器的动力学模型和飞行试验平台对该改进算法进行仿真验证;仿真结果表明,采用自适应单神经元PID算法的控制器结构简单且响应速度快,精度高,具有更高的鲁棒性和自适应能力,能有效的实现四旋翼飞行器姿态的稳定控制。     

高低温冲击试验箱性能实验研究

选择R404A、R23作为复叠式制冷系统的高、低温级循环制冷剂,构建了冲击试验箱的低温箱制冷系统,高温箱采用电加热控制方法,高、低温箱均采用PID控制。实验结果表明,高温箱经过约12.8min达到预热温度210℃,偏差±0.3℃。低温箱经过约57min可达到预冷温度-70℃,偏差±0.5℃。冲击试验在-55℃~+200℃时,转换时间为5s,温度恢复时间不大于5min,温度偏差不大于±0.5℃。测试过程中,两级压缩机进、排气压力值稳定,说明系统达到设计要求。     

基于期望控制函数频率特征的解耦多变量控制

提出一种简单的解耦多变量系统比例积分微分(PID)控制器设计方法;首先,将多变量过程前馈解耦为多个独立单回路系统,利用解耦器对角环节保证解耦器的稳定性和可物理实现性;其次,针对每个已解耦单回路系统,提出同时考虑设定值跟踪、扰动抑制和鲁棒稳定性要求的期望闭环传递函数,由此得到期望控制函数,并基于期望控制函数的频率特征快速获取PID控制参数;最后,示例了解耦多变量控制器的设计过程;仿真结果表明该解耦PID设计法对一般多变量时滞过程的控制是有效的。     

冷冻靶制备用低温氦气循环系统

常温高压渗透充气、低温冷却的冷冻靶球,需要20K以下的低温循环氦气,用于冷却高压渗透室和低温恒温腔。本套系统采用GM制冷机为冷源,采用专用氦压缩机为循环泵,设计高效率的回热式换热器,实现末端的20K以下低温氦气,通过低温氦气冷却终端部件,实现了20K的低温恒温环境和渗透室的冷却。     

一种基于电子膨胀阀的冷库耦合控制系统的实验研究

为了研究对蒸发器出口过热度的精确控制,提出了一种过热度的PID控制与压缩机启停双位控制的耦合系统,研究了电子膨胀阀对过热度的控制效果的影响。首先,搭建了配有电子膨胀阀与热力膨胀阀的低温冷库试验台;其次,通过实验,分析了耦合系统中,过热度的控制精度与压缩机的实时吸气压力、蒸发器出口温度的关系;最后,通过热力膨胀阀与电子膨胀阀制冷系统的对比实验,得出基于电子膨胀阀的冷库耦合控制系统的优势。     

次谐波聚束器相位控制的算法改进

 为实现次谐波聚束器的数字化相位控制,利用下变频、IQ调制解调技术及商业化的PXI系统,开发了以LabVIEW为平台的低电平控制器。控制器采用了具有自学习和自适应能力的单神经元自适应PID的控制算法,满足了相位稳定度的要求,通过现场测试与传统PID算法进行比较,验证了该算法稳定性好、响应快、抗干扰能力强。     

基于类前馈解耦的双模糊控制在电站锅炉燃烧系统的仿真研究

为了进一步提高目前电站锅炉燃烧系统的控制性能,在分析了某亚临界锅炉燃烧系统动态特性与影响因素的基础上,将各回路主控制器采用可以适时调整控制器参数的模糊自适应PID控制器,并且根据前馈补偿解耦原理在各耦合回路间增加类前馈补偿的模糊解耦控制器来实现全新的燃烧系统优化设计;通过MATLAB仿真表明,采用文章提出的双模糊控制策略相比常规的模糊自适应PID控制,响应时间缩短了45.2%,超调量降低了53.6%,调节时间减少了32.7%,鲁棒性增强,控制性能有了很大提升。     

房间空调系统动态特性的分析

本文建立了房间空调系统的动态模型及其末端空气处理单元的各个模型.模型精确地预测了在外界气候条件改变和送风参数变化了的情况下的送风温度、冷冻水流量、冷冻水出水温度、房间温度和相对湿度.整个过程采用闭环控制,冷冻水流量和蒸汽量作为两个被控参数.为了抑制震荡,模糊参数经过了仔细的调试.模拟结果表明,相对于传统的PID控制,基于模糊自适应PI控制的系统能够在更短的时间内有效地抑制扰动,并凡偏差更小.     

基于模型预测控制的低温控温策略设计及实验验证

低温温度计的标定中，控温策略是低温温度计标定效率和精度的重要影响因素。本研究搭建了以液氦为冷源的低温温度计全自动标定系统，通过温控仪和Python/QT编写了上位机控制程序，对标定过程中所遇到的控温性能问题进行研究。提出一种基于模型预测控制和PID结合的控温策略，通过计算机仿真进行参数优化与实验测试的方法，对PID控温和模型预测控制控温进行实验验证。结果表明，采用模型预测控制后，温度超调量仅为PID模式下的45.42%,稳态调节时间缩短为PID下的23.61%。该控制方法能够显著提高低温系统的控温性能。     

基于PLC的环境模拟系统温度控制算法的研究与实现

针对环境模拟试验温度控制系统中被控对象存在的非线性、时滞等特点,本文采用区间限幅PID控制算法和模糊PID控制算法对传统控制方法进行了改进。首先为了解决模拟量三通粗调阀调节缓慢的缺点,建立了区间限幅PID控制算法的控制规则表,并将其在PLC中实现。其次提出用模糊PID控制算法来解决电加热器的非线性、大时滞性问题,并结合实际控制经验建立了模糊控制规则表,然后将模糊PID控制算法在PLC中进行实现。最后将限幅PID和模糊PID控制算法应用于某大型环境模拟试验控制系统,实验结果表明利用改进算法对温度控制具有良好的稳定性及精确度。     

改进SIFT融合五官特征的旋转人脸检测算法

针对传统PID控制算法对四旋翼飞行器的姿态角进行控制时,其控制参数很难随着环境的变化进行自整定,进而影响四旋翼飞行器的稳定性的问题,提出了一种改进的PID控制算法。该算法通过改进单神经元中的K值公式提高了Kp、Ki、Kd的学习速率,从而提高了系统的响应速度;通过增加超调惩罚措施,通过适当的放大或缩小超调,可以使系统超调达到最小。通过与增量型PID、标准二次型单神经元PID算法进行比较,并且进行仿真实验。结果表明：所提方法具有参数自整定能力强且快速响应、鲁棒性强及稳定性好。     

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。     

模糊PID控制原理在高低温环境模拟系统的应用

高低温模拟系统主要用于大型空间可展开天线及其他大型机构、结构的高低温极限环境下的展开功能性试验、机械性能测试及其他相关试验。系统要求测控的范围较广、精度较高且不会超调。空气的状态具有非线性以及时变的特点,并且控制参数间存在着复杂耦合现象。针对上述难点,设计分布式测控系统,提出了智能PID测控方案。采用模糊控制的原理,离线建立PID模糊控制数据库,使系统能够根据控制目标值选择最优PID参数值;使系统能够在具体工况以及干扰条件下达到良好的控制效果。在实际应用的过程中完全满足了指标的要求,同时解决了传统PID的部分控制难点,对于类似的复杂系统也有着一定的借鉴意义。     

基于自适应模糊控制的节能装置研究

针对凹版印刷干燥设备,设计节能装置,该装置利用压缩机换热原理,对余热进行再循环利用。设计自适应模糊PID节能控制系统,完成对压缩机,调功器,变频器的实时控制。利用组态软件完成系统界面设计,人机交互简洁,操作方便。控制算法采用自适应模糊PID控制,依靠数据信息来调整模糊逻辑系统的参数,通过在线计算得到最佳控制器参数,抑制不确定性对系统的影响。将节能装置应用到凹版印刷机,实验数据显示,系统耗能减少,效率得到提高,达到节能目的,证明了节能系统的有效性,具有较强的应用价值。     

废水余热回收热泵系统的节能控制方法研究

当今社会有大量废水余热没有回收利用。本文通过不同热回收系统间的对比分析,提出一种基于粒子群优化BP神经网络PID的废水余热回收热泵系统。利用能量平衡原理,建立了系统数学模型;运用粒子群优化BP神经网络PID控制方法,实现了PID参数的在线调整,实现了冷凝器风扇和循环泵的在线调节,最终实现了系统控制。利用Matlab/Simulink建立了控制系统仿真模型,结果表明:该控制方法与传统PID控制方法相比有效提高了系统响应速度和降低了系统超调量。以浴室为例进行实验验证,结果表明:与传统定频系统相比,采用传统PID控制方法可使系统功耗降低10.3%,而采用粒子群优化BP神经网络PID控制方法可使系统功耗降低14.1%。仿真与实验结果表明了所提出数学模型和控制方法的有效性。     

基于神经PID并行控制的发电机调速系统研究

针对柴油机非线性特性明显,在建模中采用传统的PID控制效果较差的问题,提出了基于神经网络和PID并行控制算法。首先,根据神经网络函数逼近的不同类型,设计出基于BP-PID与CMAC-PID两类神经PID并行控制方法。然后,对柴油机启动和船舶电力系统典型试验作了仿真分析,结果表明神经PID船舶发电机组调速系统并行控制是可行的,CMAC-PID控制的柴油发电机组比常规PID控制和BP-PID控制的稳定时间短,具有良好的动态特性,较适合实时性高的场合。