承重试验台同步加载系统设计计算及模糊PID耦合调平控制

针对试验台加载系统需具有高效率、快响应和高同步精度的特点,设计了一套液压油路系统,并开发了一种模糊PID交叉耦合同步调平四缸的控制算法。通过对理论模型输出位移的实时跟踪,实现了试验台的同步加载和精确调平控制。基于AMESim建立的同步加载系统的仿真结果,验证了主从式控制与模糊PID交叉耦合控制方案设计的合理性和可靠性。调平系统实验进一步表明,改变四液压油缸负载值使液压油缸负载不同步,可明显提高系统的高精度同步性能。     

基于AMESim的承重实验台同步加载系统液压调平设计与实验研究

以承重实验台同步加载系统为研究对象,设计了一套液压调平系统油路,得到了油缸缸径、液压系统流量等参数的理论解。利用AMESim软件对实验台液压调平系统的复杂工况进行了动力学仿真,结果表明:在2s～11s内,液压系统的波动现象逐渐减弱;在12s～30s内系统已完全调平,实验台工作平稳,无振荡现象。液压调平实验过程中速度和位移的实验数据与仿真计算间的误差范围分别为1.2～3.5和0.01～0.47,仿真计算结果能够较准确地描述液压系统的调平过程,表明本文设计的液压调平系统油路方案具有较好的科学性和可行性,且满足实际工况的要求。     

基于模糊PID的直流力矩电机转速控制

在分析模糊控制和 PID 控制结合方式的基础上,设计了一个二维模糊 PID 控制算法,该算法根据误差信号是否达到阈值来决定何时在模糊控制与 PID 控制之间切换。采用编码器、80196KC 单片机、16 位 D/A 转换器和直流力矩电并结合上述控制算法构成直流力矩电机的模糊PID 稳速控制系统。通过对标准 PID 和模糊 PID 实测数据分析比较说明,模糊 PID 控制可以达到无超调输出,其调节时间小于标准 PID 控制的调节时间,稳态误差小于万分之四。     

猎雷声纳基阵姿态稳定系统自适应反步法控制

针对带非线性摩擦力矩和负载扰动的高精度猎雷声纳基阵姿态稳定系统,提出了一种基于神经网络的自适应反步法控制方法。其中神经网络用于估计未知非线性摩擦力矩,进而设计反步法控制器和参数自适应律来对神经网络估计误差和负载扰动进行补偿。最后应用Lyapunov方法证明了所提出的自适应控制器能保证闭环系统的稳定性,并且可以通过选择适当的控制器参数来调整收敛率。仿真结果表明,基于神经网络的自适应反步法控制方法与PID控制相比,系统的动、静态性能指标及鲁棒性得到了全面的改善,与双闭环PID控制相比,跟踪精度提高了3倍多。     

模糊控制理论在有源磁悬浮系统中的应用

建立了陀螺浮子磁悬浮数学模型,对该系统进行了MATLAB仿真并分析了该系统的刚度和阻尼特性。在此基础上,计算了满足刚度和阻尼特性的PID控制器参数,仿真结果表明,基于刚度和阻尼特性的PID控制器能够基本满足系统的要求,但响应时间过长。因此进行了模糊控制理论在磁悬浮系统中的研究,提出了模糊-PID控制。以经典PID控制器参数为参考,建立了模糊控制隶属度函数,设计了模糊控制表格,并对模糊-PID控制器在该系统中的应用进行了仿真研究,仿真结果表明,建立在经典PID控制器基础上的模糊-PID控制能够得到较好的稳态特性和动态性能,鲁棒性也得到增强,能够在一定程度上提高液浮陀螺仪的精度和抗干扰能力。     

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在仿真研究1/4车体二自由度液压半主动悬架的基础上,设计了一种 用于1/2车体的液压半主动悬架的参数自整定模糊PID控制器,并利用模糊控制规则对 PID参数进行在线修改. 以正弦信号路面、脉冲信号路面和C级路面3种典型路面作为输入 信号,应用MATLAB/Simulink控制系统仿真软件对该半主动悬架模型进行的计算机仿真表明, 具有模糊PID控制器的半主动悬架在提高车辆乘坐的舒适性方面要明显优于一般的模糊控制 悬架,具有更好的自适应能力.     

消息与动态

电液伺服控制的多试件低频海水腐蚀疲劳试验装置最近通过专家技术鉴定。该装置是力学研究所十二室腐蚀疲劳组自行设计建成的,主要由液压加载系统、电液伺服控制系统、海水循环及阴极保护系统和微机监测及控制系统等四部分组成。该装置能同时独立地进行三十     

消息与动态(42)

电液伺服控制的多试件低频海水腐蚀疲劳试验装置最近通过专家技术鉴定。该装置是力学研究所十二室腐蚀疲劳组自行设计建成的,主要由液压加载系统、电液伺服控制系统、海水循环及阴极保护系统和微机监测及控制系统等四部分组成。该装置能同时独立地进行三十 ...     

一种自适应模糊PID复合控制在液压仿真转台中的应用

针对液压仿真转台伺服系统的非线性特点，提出了一种模糊控制与局部积分控制相结合的复合控制方式。当系统的偏差较大时主要采用模糊控制器对系统的偏差进行快速调节以加快系统的响应过程；当系统的偏差小于某一值时，加入积分控制以保证系统的精度。为了提高模糊控制器的性能，采用了规则可调整的模糊控制器。实验结果表明：该方法能有效地克服液压伺服系统的非线性和参数的不稳定性以及外部干扰对系统的影响，具有较高的控制精度和鲁棒性能，完全适合于液压仿真转台伺服系统的控制。     

仿鱼尾推进器在动力航向控制上的应用

传统的螺旋桨推进器工作噪声大,效率低,而仿鱼尾推进器技术有望改进这些不足,从而提出利用仿鱼尾推进动力定位的思想。通过对鱼尾推进模式和动力学的研究,设计出了最佳参数的仿鱼尾推进器。首先根据力的分解和拉格朗日动力学方程,计算出了前向推进力和各关节转矩,为课题研究奠定了力学基础;在动力定位控制研究中,通过惯性测量装置获取运动信息,采用卡尔曼滤波的数据融合算法实现姿态信息的解算,建立x方向上的空间运动模型并使用模糊自适应PID算法和传统PID算法仿真模拟。系统稳定性分析显示,PID控制存在14%的超调,而模糊自适应PID控制算法没有出现超调,两者的稳定时间均在240 s左右。最后由仿真分析验证模糊自适应PID算法更适合动力定位控制。     

振动压路机的滑膜控制研究

振动压实中的跳振现象在压实过程中时有发生,跳振现象将造成路基压实质量难以保证,也会对振动压路机操作人员的身心健康产生不利影响。因此,本文从控制“振动压路机-土”系统动力学模型的减振系统阻尼力的角度进行分析,通过研究模糊PID控制和滑模控制对振动控制产生的影响,得到相较于模糊比例积分微分（proportional integral differential,PID）控制,滑模控制可消除系统抖振的影响,更有利于保证路基压实过程中的振动控制,为振动压实的施工作业提供理论支持。     

四旋翼飞行器分散PID神经元网络控制

针对四旋翼飞行器的非线性控制问题,提出了一种分散PID神经元网络(PIDNN)控制方法。首先通过牛顿—欧拉方程建立了四旋翼飞行器的动力学模型。其次,提出了一种嵌套控制器,内环基于分散PIDNN方法以实现姿态控制,外环采用经典的PID控制方法,PIDNN控制器的在线学习通过误差反向传播法实现。搭建了自主研制的四旋翼飞行器系统,并通过实验的方式研究了控制器的控制性能。实验结果表明控制器具有较强的控制稳定性、机动性和鲁棒性。     

一种陀螺稳定平台自适应模糊-PID复合控制方法

机械摩擦、器件工作饱和区等不确定因素会导致陀螺稳定平台系统参数的波动和非线性特性,为解决非线性因素对稳定平台控制系统性能的影响,提出了一种自适应模糊-PID复合控制方法。引入自适应因子δ实现模糊控制和PID控制的复合,误差较大时增强模糊控制的作用以加快系统响应,误差较小时增强PID控制的作用以实现无静差调节。采用自调整量化因子ker(er)、kec(ec)实现基本论域的在线调整,提高了模糊控制器的灵敏度。仿真结果表明,在干扰冲击和短时常值干扰情况下,自适应模糊-PID复合控制与常规模糊控制相比,抗干扰能力显著增强,平台稳定精度提高0.4'左右。     

高压电线杆塔的监测和调平控制系统的设计与应用

为了有效地预防煤炭采空区地表高压输电线路杆塔的倾斜和倒塌问题,设计了一套完整的实时监测和自动调平系统。根据塔基的受力状况,基于力矩平衡原理建立了理论模型,以合力矩为参考未知量,提出了杆塔倒塌危险程度模型,用于监测杆塔的安全状况;而对杆塔的调平过程,应用最速下降法计算出杆塔的各支腿需要顶升的高度,并采用液压千斤顶实现杆塔的纠偏。现场实验结果表明:监测系统能够准确监测塔基的倾斜角度,精度可以达到0.1°,充分保证了塔基的安全;自动调平系统的纠偏效果良好,能够满足工程需要,可广泛应用于采空区地表高压输电杆塔等其他高层建筑。     

SELF-CORRECTED PID VIBRATION CONTROL BASED ON DUAL-FREEDOM DUAL-DRIVE INTELLIGENT CANTILEVER BEAM 1)

随着科技不断进步,智能结构的振动控制在航天航空、机械制造、车辆与船舶等领域得到了广泛应用。由于多输入多输出存在多样性和复杂性,严重威胁系统稳定性。为了解决这一问题,针对两输入单输出的双驱动智能悬臂梁系统提出一种自适应控制策略,首先基于压电线性本构方程,应用假设模态方法建立双驱动智能悬臂梁的力学模型,得到了基于闭环控制系统的状态方程,同时利用递推最小二乘法在线辨识系统参数设计比例积分微分(proportional--integral--derivative, PID)控制器实现自校正PID控制。通过数值仿真对比在有无PID 控制下两输入单输出双驱动智能悬臂梁系统的振动情况,分析自校正PID 控制的控制效果。通过实验验证自校正PID 控制对双输入单输出的双驱动智能悬臂梁系统的控制效果;再设置两组不同的单输入单输出自校正PID控制实验作对比。结果表明：自校正PID 控制方法可以较为有效地抑制智能悬臂梁的自由振动,相比单输入单输出的两组,两输入单输出自校正PID控制的效果更为明显和有效。     

无刷直流力矩电机系统的自适应扰动力矩补偿研究

陀螺漂移测试转台无刷直流力矩电机系统中存在波动力矩和负载力矩振动，这严重地影响了转台速率平稳度。为提高转台速率状态位置跟踪精度，设计了一种自适应补偿方法。该方法包含一个参自适应律和等效PID控制律，它利用前馈补偿原理，来估计电机中未知参数以及波动力矩和负载力矩参数并给与补偿。该自适应补偿方法保证了闭环系统全局稳定性和对期望位置信号的渐进跟踪。仿真结果证明：该方法有效地提高了转台速率状态跟踪精度。     

智能梁结构鲁棒PID控制及其时滞稳定性分析

研究了智能梁结构振动的鲁棒PID控制器的设计问题,考虑结构模态阻尼比及模态频率的不确定性,同时结合PID控制、保成本控制和H∞控制的优点,提出了一种鲁棒PID控制的设计方法,将PID控制器的参数整定问题转化为线性矩阵不等式凸优化问题的求解.考虑到实际系统中存在的时滞因素,对设计出的鲁棒PID控制系统进行了时滞稳定性分析,得出了使系统稳定的最大时滞量.最后,给出的数值算例说明了文中方法的可行性和有效性.     

模糊-线性双模控制在平台稳定回路中的应用

为了克服单闭环系统平台稳定回路在抗干扰性能方面的欠缺,引入速度反馈的双闭环控制。在此基础上,通过多种模糊控制方法的仿真、分析、比较,采用模糊-线性双模控制方案对系统进行校正,模糊-线性双模控制的速度环以及位置环的线性控制器结构都与线性双闭环控制的相同,位置环的模糊控制器为修正因子自调整无量化模糊控制器,利用输出强度系数实现两种控制的平滑过渡,克服了常规模糊-线性双模控制器的切换点选择困难,在误差较大时,模糊控制器起主要作用,以提高系统的动态特性;误差较小时,PID控制器起主要作用,使线性控制和模糊控制的输出实现了平滑过渡,使系统在速度、精度尤其抗干扰能力方面均有良好的效果。     

四旋翼飞行器建模及位置跟踪控制(英文)

相对其他无人飞行器平台,四旋翼飞行器有其独特的优势,因而受到广泛的关注。位置跟踪控制对四旋翼飞行器的应用非常重要。在阐述四旋翼飞行器的飞行原理和操控机制的基础上,研究了其动力学模型,并提出了一种简化的数学模型。四旋翼飞行器是欠驱动耦合系统,为了实现系统解耦并得到清晰的控制回路,设计了多回路PID控制方案,其控制目标是位置和偏航角,而姿态角和横滚角由位置误差调节。最后,通过仿真验证了控制方法的有效性。     

基于双驱动智能悬臂梁的自校正PID振动控制研究

随着科技不断进步,智能结构的振动控制在航天航空、机械制造、车辆与船舶等领域得到了广泛应用。由于多输入多输出存在多样性和复杂性,严重威胁系统稳定性。为了解决这一问题,针对两输入单输出的双驱动智能悬臂梁系统提出一种自适应控制策略,首先基于压电线性本构方程,应用假设模态方法建立双驱动智能悬臂梁的力学模型,得到了基于闭环控制系统的状态方程,同时利用递推最小二乘法在线辨识系统参数设计比例积分微分(proportional–integral–derivative, PID)控制器实现自校正PID控制。通过数值仿真对比在有无PID控制下两输入单输出双驱动智能悬臂梁系统的振动情况,分析自校正PID控制的控制效果。通过实验验证自校正PID控制对双输入单输出的双驱动智能悬臂梁系统的控制效果;再设置两组不同的单输入单输出自校正PID控制实验作对比。结果表明:自校正PID控制方法可以较为有效地抑制智能悬臂梁的自由振动,相比单输入单输出的两组,两输入单输出自校正PID控制的效果更为明显和有效。