基于模糊PID的磁悬浮球控制系统研究

针对磁悬浮球系统的本质不稳定性,设计模糊PID算法实现系统的稳定控制,并使之动态性能及稳态性能满足要求;文中首先分析了磁悬浮球系统的基本原理,并进行力学分析,建立系统的数学模型,并对其中的非线性部分进行了平衡点处的线性化,而后采用用PID控制设计,PID可以实现系统的稳定控制,且控制精度较高,但对于动态性能的改善不足,且当模型中的参数改变时,PID参数的适应性较差;因此在PID参数的基础上,采用模糊PID控制,使得系统既可以满足三性要求,又可以使其具有参数变化的适应能力。     

基于自适应模糊PID的无人机四维航迹控制研究

为了提高无人机执行任务的能力,在对三维导航研究的基础上,进行了包括按时到达目标点的四维导航系统设计,给出了导航过程中高度和速度的求解方法。然后分别设计了基于自适应模糊PID的高度和速度控制器,并将其用于无人机的四维导航中。仿真结果表明,与传统的PID控制相比,基于自适应模糊PID设计的控制器能明显改善控制器性能,具有超调小、响应快、稳态精度高的优点,能够精确实现无人机的四维航迹控制。     

冗余自由度工业机器人模糊自适应PID控制研究

为提高汽车生产中涂胶工序的工作效率和空间利用率,改善机器人避障性能,设计了一款具有7自由度的冗余度工业涂胶机器人,并对其控制方法开展研究。针对现有PID控制方法应用于非线性时变的多自由度多刚体串联式开链系统时,控制效果有限、难以达到系统精度要求等问题,基于传统PID控制和模糊自适应控制算法,提出了一种带有重力补偿的模糊自适应PID混合控制方法。该方法在对冗余度工业机器人进行动力学分析的基础上,基于牛顿-欧拉分析法建立了冗余度机器人动力学模型,基于动力学分析设计了带有重力补偿的模糊自适应参数整定PID控制策略,建立了控制器模型,通过Matlab仿真实验表明,具有模糊自适应参数整定PID控制较有重力补偿的传统PID控制具有更好的控制效果。     

基于模糊神经网络的自适应PID控制器

提出了一种应用于自适应PID控制器的神经网络与模糊控制相结合的算法,该算法可以有效地解决普通PID控制器依赖于对象的数学模型的缺点,可实现控制系统的在线自适应调整,可满足实时控制的要求。仿真结果表明,基于模糊神经网络整定的PID控制器具有较好的自学习和自适应性,具有较快的响应速度。     

基于PLC模糊自适应PID门座式起重机变频调速系统的设计与实现

为了进一步提高门座式起重机控制系统的平稳性和可靠性,在研究传统的起重机控制系统的基础上,设计了基于PLC模糊自适应PID的起重机变频调速系统,利用先进的模糊自适应PID算法与PLC控制技术相结合实现智能变频控制。系统直接由PLC实现函数运算取代常规的查表方式,改善调速性能,实现了变频调速系统的快速控制;同时,通过PLC对起重机变频器进行无触点控制,有效提高了的准确可靠性。仿真结果表明：加入模糊自适应PID控制的起重机变频调速系统比传统系统响应速度快,超调量低于3%,更加平稳可靠;同时降低了起重机功耗,节能近20%,并有效延长了电动机的使用寿命。     

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.     

基于改进PID算法横列式双旋翼无人机系统

横列式双旋翼无人机相较于传统固定旋翼无人机具有更强的机动性与续航能力,但是传感器测量误差会影响其控制精度。针对这一问题,在理论模型方面完成了动力学模型的推导并整定了相关物理参数;在控制算法方面自主开发三轴加速度计误差补偿算法,并创新性将该算法与传统PID控制算法结合形成改进串级双闭环PID算法,可以实现对三轴加速度计测量值累积误差的抑制,同时利用Simulink进行了30次系统控制仿真,仿真结果表明：改进PID算法理论上针对y轴位移、滚转角、俯仰角与偏航角可分别降低约78%、26%、19%与44%系统超调量;在实验测控方面搭建了试验样机+测控地面站系统,最终完成10组空中悬停对比实验。实验结果表明：改进PID算法试验样机悬停高度、滚转角、俯仰角与偏航角的稳态误差较传统PID算法减少约35.68%、49.04%、2.33%与55.96%,验证了改进控制算法的精度与实际有效性。     

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。     

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。     

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。     

Fuzzy auto-tuning PID control of multiple joint robot driven by ultrasonic motors

A three-joint robot is directly driven by ultrasonic motors with advantage of high torque at low speed. The speed of the ultrasonic motors is actually controlled by regulating their operating frequencies. The kinematic and kinetic analyses of the robot have been carried out using Adams. Due to the lack of accurate control model of ultrasonic motors and the time-varying motor parameters, a fuzzy auto-tuning proportional integral derivative (PID) controller for the robot is experimented, in which a simple method to tune parameters of the PID type fuzzy controller on-line is developed and a new position–speed feedback strategy is proposed and implemented. The effectiveness of the proposed control strategy and fuzzy logic controller is verified by experimental investigation.     

消防机器人行走控制系统的设计与实现

近年来火灾事故频发,消防人员的安全问题无法保证,“机器换人”这一理念是处置火灾救援的一个重要手段和发展趋势。本文针对火灾现场的环境复杂性,设计了消防机器人的行走控制方案,通过设计电机驱动系统的硬件电路与针对行走控制系统进行MATLAB模拟仿真,实现并优化了消防机器人的越障及转弯功能。主要对电机驱动部分及整个系统软件流程进行设计。通过测试,验证了行走控制方案的可靠性。     

两自由度并联机器人控制系统设计

针对机电装配、医药包装等行业自动化抓取和放置实际应用的需求,设计了一种采用直线伺服驱动技术的两自由度高速并联机器人。首先进行了机器人的机械结构设计,并且通过运动学分析,结合运用蒙特卡洛法与几何法求解出并联机器人的工作空间;其次采用MCU+CPLD(STM32F103+MaxⅡ)的双控制架构,根据工作空间结构在MCU中设计出高效的运动轨迹生成算法,并在CPLD中运用DDS技术将伺服运动参数转换成脉冲经一级差分后输出到伺服驱动器。在双控制器的通信方面合理利用CPLD中的状态机提出了双级数据缓冲方式,使得MCU写与CPLD读交错进行,可以实现数据的无缝刷新。最后进行了并联机器人系统样机的制作与调试,分析结果表明所研制的机器人控制系统能够使机器人快速抓放金属小球,实现稳定可靠运行。     

基于PID控制器的HDRI系统的研究

HDRI系统是指进行高动态范围图像采集的成像系统。在使用空间光调制器进行反馈调制从而获取宽动态范围图像的系统中,由于未知景物光强范围很大,会导致反馈耗时或振荡。提出了一种将控制理论中的PID技术应用于反馈调制系统的调整方法。从PID的原理出发,根据工程应用的具体情况,简化了PID控制器的参数,得到了简单的PID控制器参数。通过数值仿真对PID控制器参数进行了充分的讨论,明确了这一参数的最优取值范围及取值原则。通过成像实验验证了这种PID控制参数的正确性。     

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。     

激光测距无损检测机器人运动控制研究

为了提高无损检测机器人行走的直线度,针对移动机器人系统,本文研究了激光测距的位置反馈方法,开发了基于微控制器STM32芯片的控制器,完成了边缘传感器信号、光电码盘信号、激光测距信号的接收与处理。设计了系统的软件结构,探讨了移动机器人系统的建模与仿真,详细分析了永磁同步电机的数学模型和移动机器人的运动学模型,在此基础上,以移动机器人的侧移与偏移角度为指标,设计PID控制器的参数,进行PID控制算法的仿真。经过仿真分析,研究扰动对于系统各部分新能的影响,验证了控制算法的合理性与有效性。     

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。     

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。