基于模糊PID的流式细胞仪液流主从控制系统

液流系统两条主液路输出压力的平稳性、准确性是流式细胞仪功能实现的基础。针对传统液路输出压力同步性和准确性低的问题,提出通过模糊自适应PID算法对控制环中参数进行自整定的主从控制结构。根据气动控制元件动态模型与模糊控制器原理,构建主从闭环反馈控制系统,并利用Simulink对系统进行了建模,得到了不同控制信号及控制参数下系统的响应曲线。对响应曲线的分析结果表明,在流式细胞仪液流系统工作压力范围内,模糊PID控制的双液路主从系统的输出压力超调量降低8%,响应调整时间缩短1/2,同步误差小于1%,与传统PID控制的单液路相比,提高了系统压力输出的精度和稳定性。     

压电主动元件设计与实验研究

为自适应调节和改善空间结构动力学性能 ,利用压电材料的正逆压电效应 ,研制了一种具有传感和驱动双重功能的压电主动元件。该主动元件由压电驱动器、微位移传感器、压力传感器等组成 ,具有输出和实时检测微位移和力的功能。提出了压电主动元件的设计理论 ,并给出其工作机理及组成结构。针对其关键部件——压电驱动器进行了静态实验研究 ,包括位移输出情况、重复精度和稳定性实验。实验结果表明该驱动器输出位移可达 63 .2 μm、重复精度± 0 .0 5μm、稳定性 <0 .1μm,能够用于空间可展结构的精密微位移控制     

超磁致伸缩致动器输出位移信号降噪方法研究

为了去除超磁致伸缩致动器输出位移信号夹杂的噪声,运用形态分量分析理论对输出位移信号进行降噪处理。针对形态分量分析算法中阈值处理的潜在缺点,通过构造模糊阈值函数,提出了模糊形态分量分析算法。仿真与实验结果表明:从降噪后信号对比看,模糊形态分量分析算法得到的致动器输出位移信号噪声基本被去除干净;从仿真评价指标比较,模糊形态分量分析算法的信噪比最高、均方根误差最小、相似系数最大。因此模糊形态分量分析算法显示出了在超磁致伸缩致动器输出位移信号降噪方面有着独特优势。     

多关节机器人反馈线性化双模糊滑模控制

为了提高多关节机器人轨迹跟踪控制性能,提出了一种反馈线性化双模糊滑模控制方法。该方法在对机器人非线性动力学模型反馈线性化的基础上,设计了一种双模糊滑模控制器。通过设计一个模糊控制器,根据跟踪误差和误差变化率自适应地调整滑模面的斜率,从而加快响应速度。通过设计另一个模糊控制器,根据滑模面自适应地调整滑模控制的切换控制部分,从而减弱抖振。利用李亚普诺夫定理证明了控制系统的稳定性。针对空间三关节机器人进行了仿真实验,结果表明了所提方法的有效性。     

基于AMESim-Simulink的新型采棉机采摘与行驶恒转速协同控制

针对装有液压机械无级变速器的采棉机在工作环境下采摘速率与行驶速度的稳定性差、难以匹配等问题,提出了一种基于采棉机单泵控双马达的采摘子系统与变量泵控马达的行驶子系统的恒转速协同控制方法。以采摘速度与行走速度的输出转速恒定为控制目标,通过直接控制、PID控制和双前馈模糊PID协同控制对比验证采棉机采摘与行驶的同步控制。仿真结果表明,双前馈模糊PID协同控制使采摘系统达到稳定状态的超调量减少3.95%,调整时间减少0.124 s;同时使行驶系统超调量减少0.1%,稳定输出转速的调整时间减少3.67 s。双前馈模糊PID协同控制提高了采棉机采摘与行驶的同步稳定性,增强了系统控制性能。     

电动车驱动防滑控制策略研究

针对驱动轮在附着条件恶劣的路面行驶时滑转问题,对后轮独立驱动电动汽车进行驱动防滑控制研究。提出了基于自适应模糊神经网络控制的驱动防滑控制策略,提高汽车在极限工况下车辆的稳定性。根据车辆运动状态,路面识别算法对当前路面和最优滑转率进行辨识。采用自适应模糊神经控制器将驱动轮滑转率实时控制在最优滑转率附近。仿真结果表明:模糊路面识别算法能够较好识别路面附着系数和其最优滑转率;基于自适应模糊神经控制的驱动防滑具有良好的控制效果,提高了恶劣路面行驶时车辆的稳定性与动力性。     

基于测量基准变换的增量直线式时栅传感器研究

针对目前绝对直线场式时栅无法满足全闭环数控系统要求的增量式直线位移反馈的问题,采用测量基准转换方式从时间域的角度处理绝对直线场式时栅的空间位移信息,运用时间序列算法分析绝对式时栅采样数据序列的内在相关性,建立自适应递推算法。通过时间触发采样将时栅传感器过去的测量数据作为样本集,递推时栅下一个采样时刻的位移,在下一个采样周期内将直线时栅的绝对位移代表的增量式时间脉冲通过脉宽调制的方式连续发出,实现绝对式直线时栅到增量式直线时栅位移传感器的转换设计。实验表明在76.604 mm的范围内增量式直线时栅位移传感器达到±2μm的测量精度。此研究可将原绝对式直线时栅位移传感器运用于全闭环增量式直线运动数控系统,具有重要现实意义。     

装载机线控转向系统路感反馈系统的设计与仿真

针对路感反馈系统的控制目标,提出采用双闭环的控制策略,内环采用PI控制器控制路感电机电流,减小电机输出转矩的波动,外环采用了模糊自适应PID控制器控制方向盘转矩,保证反馈力矩的柔顺性并降低干扰带来的影响,重点对模糊自适应PID控制器的设计过程进行了阐述。最后,借助MATLAB软件对路感反馈系统进行了仿真验证,比较了系统分别使用常规PID控制器与模糊自适应PID控制器的响应特性,结果表明,使用模糊自适应PID控制器的系统超调量更小、响应时间更短、受干扰影响更小。     

液压张紧装置伺服控制系统设计

针对现有液压张紧控制系统多采用继电器控制系统,压力控制精度差、稳定性差,且易产生振荡的问题,设计了一种液压张紧装置的伺服控制系统。主要采用电液伺服阀和拉力传感器形成闭环伺服控制系统,实时、连续、准确控制张紧力的输出,再配合速度传感器有效处理滑带工况;设计了控制系统,包括PLC选型,I/O口分配,硬件接线图以及PLC程序;采用模糊PID控制方法控制并对模糊PID控制器进行了仿真。结果证明:该控制系统超调量小、响应快、振荡小、控制精度高、稳定性好,满足输送机工作要求。     

基于T-S模糊变权重MPC的智能车轨迹跟踪控制

为了协调智能驾驶车辆的轨迹跟踪精确性和稳定性,提高控制算法对不同工况的自适应能力,提出基于Takagi-Sugeno模糊变权重模型预测控制(Takagi-Sugeno fuzzy model predictive control,T-S FMPC)的轨迹跟踪控制策略。以前轮转角为控制变量建立MPC控制,并以实时横向位移误差和横摆角误差为模糊输入,通过T-S模糊控制在线优化MPC目标函数权重,协调权重矩阵对轨迹跟踪精确性和稳定性的影响。基于Carsim建立分布式驱动电动汽车的整车动力学模型,基于Simulink建立控制策略,通过双移线工况仿真及实车试验,验证了所提控制策略的有效性。仿真结果表明,相比于传统MPC控制,所提出的T-S模糊变权重MPC控制可降低横向位移误差达62.24%,有效提高轨迹跟踪精度;并且可使前轮转角波动减小37.46%、横摆角误差减小84.19%,显著增强轨迹跟踪稳定性;试验结果表明,在20 km/h、沥青路面双移线工况下,横向位移误差在0.12 m以内,横摆角误差在1°以内,且前轮转角控制曲线平滑,说明所提算法具有良好的控制效果和实用性。     

电液伺服系统的模糊神经网络并行自学习鲁棒控制

基于模糊神经网络结构，提出了一种复合式控制方案，解决了传统自适应控制中模型的在线辨识和控制器的在线设计问题。达到了对不确定非线性系统的高精度输出跟踪；通过引入运行监控器，解决了模糊神经网络实时性差的问题；同时，利用一个鲁棒反馈控制器，来保证模糊神经网络学习初期闭环系统的稳定性。应用到电液力伺服加载系统中，获得满意控制效果。     

基于激光位移传感器的面角度测量技术研究

针对面角度现场测试需求,利用激光位移传感器的漫反射测量特性,搭建了面角度非接触测量装置,提出了一种结合三坐标测量机和位置敏感探测器对激光位移传感器进行空间坐标化标定的方法,从而构建出精确的面角度测量模型;采用蒙特卡洛法对面角度非接触测量装置的不确定度进行评定,在±25°测量范围内其结果为U=0.044°~0.046°(k=2);通过性能验证试验、重复性试验和稳定性试验对装置的性能指标进行考核,在±25°测量范围内其绝对测量示值误差不超过0.036°,重复性不超过0.004°,稳定性不超过0.021°;实验结果表明该基于激光位移传感器的面角度非接触测量装置准确可靠,具备开展面角度现场测试应用的前景。     

高性能磁编码器设计

本磁编码器采用奥地利micro systems公司的AS5040芯片,该芯片能够用于360°全角度精确定位,提供10位分辨率的瞬时位置指示,可以同时以两种不同的方式输出转速与位置信号增量输出(积分A/B输出、LSB输出、三相无刷直流电机转换模式输出)和绝对输出(PWM输出、同步串口输出);通过模拟输出,可以完全取代电位计,通过硬件和软件可实现磁场强度自诊断和电源故障的监测功能.实验证明,本磁编码器可完全取代同等精度的光电编码器,而且成本极低.     

挤出法制备微结构聚合物光纤牵伸控制系统的研究

主要研究了挤出法制备微结构聚合物光纤的牵伸控制系统.通过单片机实现了转速反馈和直径测量反馈组成的双闭环控制牵伸电机转速,有效地提高了控制的精度;在控制上采用积分分离PID算法和模糊自适应PID算法组成的串级控制器,既保证了控制精度,也满足了系统的快速响应性.     

基于模糊PID的变幅液压缸伺服位置自适应同步控制技术

液压系统中存在许多非线性因素,例如摩擦、死区和溢流等。这些非线性特性会影响伺服位置的精度和同步性能,导致控制系统的不稳定和误差积累。为此,提出基于模糊PID的变幅液压缸伺服位置自适应同步控制技术。考虑变幅液压缸伺服系统的运行结构,分析变幅液压缸动力,构建液压缸以及伺服阀的数学模型;利用伺服输出流量和压降的关系,获取速度前馈控制信号;将其反馈到系统中,设计模糊自适应PID同步控制器,实现变幅液压缸伺服位置同步控制。实验结果表明,所提方法对液压缸的同步效果很好,有效减少了液压缸伺服位置控制的误差,在不同信号干扰下,有效提高其控制稳定性和同步性能,控制器超调量平均约为0.059%,响应速度较快。     

间接测量舵机输出端速度方法研究

提出一种基于Windows时间与位移传感器间接测量舵机输出端速度的方法,设计出Windows时间与位移传感器间接测量舵机输出端速度的总体方案,对测试系统硬件选择、软件设计等方面进行探讨.试验证明该测试系统具有精度高、误差小和自动化程度高等特点,具有良好的推广价值.     

环形供热管网水力工况设计方法研究

为提高环形供热管网水力工况运行稳定性,提出了基于模糊PID控制的环形供热管网水力工况控制方法。构建环形供热管网水力工况控制的约束参量模型,在此基础上采用回归模型逼近方法构建其测试指标集,结合自适应融合反馈跟踪方法进行环形供热管网水力工况信息的融合处理,并从中提取分布特征量;采用模糊PID控制方法调节提取结果的输出稳定性,实现环形供热管网水力工况优化设计和自适应控制。仿真结果表明,采用该方法进行环形供热管网水力工况控制的稳定性较好,自适应控制能力较强,实现了环形供热管网水力工况优化调节。     

基于两轮自平衡小车的模糊自适应补偿算法研究

基于两轮自平衡小车平台,针对目前模糊控制和自适应控制结合较少,实物验证缺乏的问题,应用仿真对比、实物验证的方法,对设计的模糊自适应控制器的稳定性和有效性进行了理论上的分析,证明了模糊自适应算法的可行性。通过在相同的初始条件和控制结构下进行仿真实验,并对仿真结果的角度、角速度两个跟踪指标与预设函数进行了对比分析。最后用实物实验进行了验证,得出了"糊自适应算法能实时地对未知外部干扰和建模不确定性进行自适应模糊补偿"这一结论,对以后欠驱动系统的控制具有一定的参考价值。     

磁传感器输出姿态信息修正方法研究

在基于地磁、角速度及重力加速度(MARG)测量的航姿融合估计应用中,磁干扰会破坏磁传感器输出所含姿态信息,进而降低姿态估计精度。为提高姿态估计的抗磁干扰能力,研究了在静态及小幅加速度运动条件下修正磁传感器输出的方法。该方法利用重力加速度测量值对归一化磁传感器输出向量进行修正,修正依据是地磁向量与重力加速度夹角恒定以及最小化修正角度。分析了航姿融合估计算法模型与磁传感器输出修正原理,给出了修正方程并推导了修正计算式,最后通过静态与动态实验验证了修正效果。实验表明,磁传感器输出修正使俯仰角及横滚角估计均方根误差分别降低2.6°与1.6°。此外,该修正方法还具有不改变融合计算过程,便于与其他改进措施结合使用的特点。     

基于重力感应传感器的六自由度车载机械手控制系统设计北大核心CSCD

为了满足便携式、易控微型车载机械手需求,设计出一种以STM32为主控的车载机械手控制系统。遥控操作平台采用重力感应传感器MMA7660FC实现对车载平台姿态快速调整,通过手动按钮进行车载平台微调,提升了车载系统移动速度和方向稳定性。利用超声波传感器和视觉传感器将放置物体位置信息及时反馈车体控制模块和遥控操作平台,分别运用PID算法调整直流电机的转速以实时车体位置纠偏和PID算法控制六自由度机械手舵机角度,以确保放置位置准确。测试运行结果表明:该系统机械手中心定位误差不超过3 mm,满足物体抓取和定位设计要求。