基于9DOF IMU的AUV惯性导航技术研究

水下机器人（underwater vehicle）惯性导航技术是目前机器人控制技术的难点,通过加装不同类型的IMU组件,可以实现水下机器人姿态、方位等参数的测量,并将这些参数作为反馈输入来实现水下机器人的精确控制。针对低成本微惯性传感器的应用特性,采用Sparkfun、Arduino Mega和Raspberry Pi,设计了基于Raspberry Pi集中处理、Arduino控制板分布式控制的微小型捷联惯导系统,实现了水下机器人惯性导航系统的全部导航和制导参数读取,包含位置坐标、线速度、角速度、姿态角、方位角等信息,通过水池试验表明应用表明本系统满足Eco-dolphin的水下定航控制要求。     

幅度调制原子力显微镜仿真平台

基于欧拉-伯努利模型,对幅度调制原子力显微镜( AM-AFM)进行建模,采用P]D控制器进行反馈控制,建立了一套幅度调制原子力显微镜仿真平台.仿真结果表明,该平台准确地模拟了AM-AFM探针接近样品和扫描样品的过程中探针的运动状态及AM-AFM的工作系统,可作为大学生做原子力显微镜实验的辅助工具,使学生对AM-AFM的...     

LQR based improved discrete PID controller design via optimum selection of weighting matrices using fractional order integral performance index

The continuous and discrete time Linear Quadratic Regulator (LQR) theory has been used in this paper for the design of optimal analog and discrete PID controllers respectively. The PID controller gains are formulated as the optimal state-feedback gains, corresponding to the standard quadratic cost function involving the state variables and the controller effort. A real coded Genetic Algorithm (GA) has been used next to optimally find out the weighting matrices, associated with the respective optimal state-feedback regulator design while minimizing another time domain integral performance index, comprising of a weighted sum of Integral of Time multiplied Squared Error (ITSE) and the controller effort. The proposed methodology is extended for a new kind of fractional order (FO) integral performance indices. The impact of fractional order (as any arbitrary real order) cost function on the LQR tuned PID control loops is highlighted in the present work, along with the achievable cost of control. Guidelines for the choice of integral order of the performance index are given depending on the characteristics of the process, to be controlled.     

基于DSP的激光陀螺稳频回路设计及其参数整定

针对某小型化激光陀螺,对基于TMS320F2810数字信号处理芯片（DSP）的激光陀螺交流抖动稳频回路设计及其参数整定进行了理论分析、Matlab数值仿真和实验研究。TMS320F2810这款芯片具有集成度高、处理速度快、功耗低和性价比高等突出优点,有利于实现激光陀螺控制系统的小型化。基于这款DSP芯片实现了某小型化激光陀螺的交流抖动稳频回路的软、硬件设计,使用衰减曲线法得到了该型激光陀螺经优化后的PID控制参数（Kp=0.048,Ki=0.059,Kd=0.013）,并根据国军标对稳频回路进行了实验验证。实验结果表明,稳频控制回路经过PID参数整定后,该小型化激光陀螺的零偏稳定性从0.025/h降到0.014/h,该稳频控制回路在目标型号激光陀螺上满足预期的性能指标要求。     

基于速度反馈分数阶PID控制的达芬振子的主共振.

与传统整数阶比例-积分-微分(PID)控制器相比,分数阶比例-积分-微分控制器由于增加了两个控制参数,因此能够更灵活地控制受控对象.研究了基于速度反馈分数阶比例-积分-微分控制的达芬振子的主共振,利用平均法获得了系统的近似解析解.研究发现分数阶比例-积分-微分控制器的比例环节以等效线性阻尼的形式影响系统的共振振幅,积分环节以等效线性阻尼和等效线性刚度的形式影响系统的动力学特性,微分环节以等效线性阻尼和等效质量的形式影响系统的动力学特性.建立了主共振幅频响应方程的解析表达式和稳定性判断准则,并对主共振幅频响应的近似解析解和数值解进行了比较,二者吻合良好,验证了求解过程和近似解析解的正确性.分析了分数阶比例-积分-微分控制器的比例环节系数、积分环节系数、微分环节系数以及分数阶阶次变化时,对系统主共振幅频响应的影响.对分数阶比例-积分-微分控制器与传统整数阶比例-积分-微分控制器的控制效果进行了对比,发现当控制器各个环节的系数相同时,基于速度反馈的分数阶比例-积分-微分控制对达芬振子主共振的控制效果要优于传统整数阶比例-积分-微分控制.      

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。     

燃气发生器空气压力控制策略研究与实现

燃气发生器采用高压空气加燃料燃烧的方式产生持续气流,为了保证发生器的效率和稳定性,燃气发生器对空气压力调节速度和精度要求很高。系统采用压力和位置串级控制方式,并结合模糊PID控制策略,通过优化控制参数,确保了大范围压力调节的动态响应和控制精度,通过试验验证,调压阀位置调节精度优于0.2%,在1.5MPa~5.8Mpa范围内,压力调节时间小于1秒, 压力控制误差小于0.1MPa。     

大功率半导体激光器温度控制技术研究

介绍了半导体激光器温度控制器的结构组成,给出了控制流过TEC电流幅度、方向和最大值的方法,利用PID实现精确温度控制。实验结果表明,控制的温度范围可达-15～＋60℃,温度稳定性为0．02℃。     

模糊神经元PID在培养箱温控系统中的应用

针对传统PID控制算法难以实现对非线性、慢时变以及大惯性的婴儿培养箱温度控制系统的高精度控制问题, 设计了一种模糊神经元PID控制算法. 采用模糊算法在线调整神经元PID控制算法的比例系数、比例学习效率、积分学习效率和微分学习效率, 并结合机理分析和阶跃响应法构建婴儿培养箱温度控制系统数学模型, 运用MATLAB进行控制仿真. 实验表明, 该控制算法具有控制精度高、稳定性好以及响应速度快的特点.     

空间三轴机抖激光陀螺交流稳频系统设计

针对空间三轴机抖激光陀螺设计了交流稳频控制系统,分析了系统原理,进行了Simulink仿真建模和试验研究。在系统原理中分析了控制过程,推导了系统函数,通过Simulink交流稳频系统仿真建模摸索了空间三轴机抖激光陀螺交流稳频系统中PID参数对系统响应的影响,并得到了优化参数(K_P=0.048,K_I=0.0021,K_D=0.0037),为硬件调试提供了参考。将交流稳频控制系统应用于国产某型空间三轴机抖激光陀螺进行试验,试验结果显示通过PID参数调节后的交流稳频陀螺PZT码值变化平稳,陀螺静态脉冲输出稳定,与原直流稳频控制方法相比将空间三轴机抖激光陀螺的精度提高了20%。