模糊PID控制在S7-300PLC中的实现及应用

针对双容水箱的液位控制,采用模糊自适应PID串级控制方案.模糊自适应PID算法不需要建立精确模型,并保留了传统PID算法的优点,基于模糊规则在线调整PID参数.在西门子S7-300 PLC中,使用编程软件Step7中梯形图和STL语言编写程序,开发了模糊自适应PID模块.将该算法应用于双容水箱的液位控制,实验结果表明,...     

基于迭代学习控制的双容水箱液位控制

针对双容水箱普遍存在的容积延迟的问题,以及传统PID控制效果不理想的特点,提出了基于迭代学习控制的双容水箱液位控制的方法。设计了双容水箱的PID型迭代学习控制器,其中包括开环PID型迭代学习控制器和闭环PID型迭代学习控制器。仿真结果表明,经过多次学习后,双容水箱在开环迭代学习控制器和闭环迭代学习控制器的控制下,可以较好地跟踪期望轨迹,获得较高的控制精度,验证了迭代学习控制方法的有效性。     

基于组态王的水箱液位PID控制设计

以PCT过程控制实验装置为基础,通过对双容水箱液位控制系统的分析建模来决定控制方案;采用增量型PID算法来实现对水箱液位的闭环控制;用凑试法对PID进行参数整定;应用组态王软件运行的液位监控系统来实现液位数据的实时采集、实时显示、历史波形的回放、报警记录以及液位PID控制。实验结果表明,系统能实现液位的无静态误差控制,且具有良好的稳态性能与动态性能。     

双容水箱液位的内模PID控制研究

通过把经典通用的PID的控制方法与内部模型控制技术的优良特点相结合,设计出内部模型PID的控制的理论算法,并且在软件仿真中对双容水箱的液位进行控制。双容液位的仿真控制是在MATLAB软件中实现,根据被控对象的传递函数建立二阶系统控制模型,并且通过内部模型比例积分微分(IMC-PID)的控制算法来完成对两个水箱的水位的高度进行目标控制。通过内模PID控制算法能够比较迅速的整定出最优PID参数,简化了整个整定过程,并且对二阶系统控制效果也能达到最优化。     

双容水箱液位系统的无模型自适应控制方法研究

液位控制是工业生产中典型的过程控制问题,传统的控制方法难以满足实际需求。针对液位系统的非线性、时滞性、强耦合特点,以双容水箱系统为研究对象,构建双容水箱液位系统的时变连续模型,并对其进行离散化处理,在紧格式动态线性化方法的基础上,结合无模型自适应控制方法对双容水箱液位系统的液位控制进行研究,实现双容水箱液位系统控制器的设计。仿真结果表明,与传统PID控制方法相比,无模型自适应控制方法的整定参数少,且参数整定范围小,跟踪控制效果更好,响应速度更快,控制过程更平稳,从而充分体现了无模型自适应控制方法的有效性和优越性。     

基于现场总线的双容液位模糊控制系统设计

双容水箱是工业现场常用的现场设备,具有大纯滞后的特点。本文采用先进的Profibus现场总线控制系统,即S7-300控制器、Profibus现场总线协议、工业以太网和工控机搭建了硬件系统和网络架构,应用SCL语言编制了模糊控制算法实现双容水箱的液位控制,并与PID控制方法进行了对比,通过实际运行调试,证明模糊控制方法是有效和实用的,得到了满意的控制结果。     

双容水箱液位模糊串级控制系统的设计

模糊PID控制结合了PID控制算法和模糊控制方法的优点,可以在线实现PID参数的调整,使控制系统的响应速度快,超调量减少,振荡次数少,具有较强的稳定性。论文先对双容水箱进行数学建模,将模糊控制和PID控制相结合,设计出了双容水箱液位模糊PID串级控制系统。然后参照经验选取了合适的模糊控制规则和隶属度函数,设计了模糊控制器,建立了模糊控制表,供在线模糊控制查询使用。     

双容水箱液位改进型SA-PID控制仿真与研究

双容水箱是工业控制常见的控制对象,其液位控制为一个典型的二阶时滞系统,且系统参数具有时变特点,容易受外界自来水压力频繁波动对其控制系统造成影响,常规控制算法难以实现对其控制。本研究分析了二阶自平衡水箱液位控制的基本原理,得出其传递函数,引入遗传算法变异功能,提出改进型模拟退火算法,再结合PID控制器对其液位进行调节,并在Matlab-Simulink仿真软件进行仿真,仿真结果表明:在改进型模拟退火算法结合PID控制下,其系统快速稳定,系统调节时间小于55s,超调量小于2%;因此本次研究中采用的改进型SA-PID算法具有较好的实用性,能够在常规工业控制进行推广。     

Ziegler-Nichols法在双容水箱中的Simulink仿真过程的研究

主要利用Ziegler-Nichols法对双容控制系统进行PID参数的整定,从而对液位达到自适应控制,并基于MAT-LAB中的Simulink对其进行初步仿真。PID控制一直是众多方法应用最为普遍的方法,具有稳定性好,可靠性高等优点,尤其适用于可建立数学模型的控制系统,所以可以利用该方法,确定最优PID参数,对实际条件下的双容及多容水箱的进一步研究有一定的参考价值。     

双容水箱液位解耦控制系统的设计

针对双容液位系统关联和耦合问题,采用前馈补偿解耦控制完成静态解耦控制方案,并将解耦方案在计算机中通过编程实现,从而实现双容液位系统的解耦控制。实验结果表明,应用前馈补偿解耦方案控制效果良好,解决双容液位系统的相互关联及耦合,满足系统的控制要求。     

双P调速系统中PWM整流器的研究

在三相PWM整流器一般数学模型建立的基础上,阐述了坐标变换的原理.并利用同步旋转变换构建了三相电压型整流器(VSR)的dq模型,提出了解耦控制策略,建立了系统的MATLAB仿真模型.利用此模型在Matlab-Simulink环境中进行了抗扰性能和能量可逆性的仿真.仿真结果证明,该系统具有很好的动/静态性能、网侧单位功率因数,且能量双向流动.     

基于AMESim和MATLAB联合仿真的双变量电动静液作动器性能分析

介绍了双变量电动静液作动器(EHA, Electro hydrostatic Actuator)系统的结构组成与工作原理,分别基于AMESim和MATLAB软件,建立了其机械、液压部分的模型和电机、控制部分的模型,并采用接口技术将二者结合,建立了其完整的非线性数学模型。采用分配解耦控制策略以及AMESim和MATLAB联合仿真技术对其进行阶跃和正弦响应性能仿真分析。仿真结果表明：所设计的双变量EHA系统原理正确,满足性能要求。分配解耦控制策略可以很好地解决双变量EHA系统的相乘非线性问题,保证了系统的刚度和鲁棒性。     

次级调节液压加载试验台的解耦

次级调节液压加载实验台是基于次级调节原理设计而成的，它主要包括转速控制和扭矩控制两个组成部分，两者之间刚性连接，存在着严重的耦合现象。对系统的工作原理进行了详尽的分析，并对系统的耦合现象进行了研究，采用耦控制理论对加载系统进行解耦，经过仿真研究，收到了良好的效果。现实证明，加载系统的耦合现象可以通过解耦方法来消除。     

一种压电式六维加速度传感器的快速原型及其特性

介绍了一种压电式六维加速度传感器,研究了其敏感单元的布局原理,建立了相应的六维加速度传感方程以实现对6只压电式单轴加速度传感器的输出进行解耦得到刚体运动的六维加速度.在此基础上,采用基于实时仿真系统(dSPACEDS1103和MATLAB/Simulink)的快速控制原型(rapid control prototyping,RCP)技术建立了压电式六维加速度传感器的快速原型.在六维随机振动激励和固定轴旋转振动激励情况下对开发的压电式六维加速度传感器的快速原型的传感性能进行了实验测试.研究结果表明该压电式六维加速度传感器的快速原型能够实现六维加速度的传感,建立的传感方程能够准确地解算出刚体运动的六维加速度.     

完全解耦式锻造操作机运动机理与动力学

为了实现锻造操作机升降运动与水平移动之间的解耦,提出了一种从结构组成原理上实现解耦的锻造操作机机构,并对该机构的运动机理和动力学性能进行了研究与实验验证。首先,基于Hoekens四连杆机构介绍了完全解耦式锻造操作机的结构组成原理;运用螺旋理论工具分析了完全解耦式操作机机构的自由度,对其升降运动和水平移动之间的解耦机理进行了剖析。然后,基于虚功原理建立了操作机机构动力学模型,比较分析了该解耦式操作机机构和典型平行连杆式操作机机构在升降运动和锻造加工过程中的受力性能。最后,研制了该新型解耦式操作机的比例实验模型,采用激光跟踪仪测试了钳杆在升降过程中的水平位移变化量。实验结果表明:在升降运动过程中,钳杆在水平方向的位移变化量在1mm之内,基本上验证了该完全解耦式锻造操作机能够实现升降运动与水平移动之间的解耦。     

基于特征模型的主动磁轴承交叉反馈控制研究

设计了一种主动磁悬浮轴承转子系统的解耦控制方法——基于特征模型的交叉反馈控制。使用特征模型控制算法替代PID算法,加入交叉反馈解耦项,将自适应功能的特征模型控制与解耦功能的交叉反馈控制相结合。建立转子系统的数学模型,用Simulink软件对控制系统进行仿真分析,证明控制算法可行。通过实验观察在不同衰减因子下转子高速旋转时的轴心摆振幅度,可确定最佳补偿量。     

重型车辆轮桥模拟加载系统的解耦控制

针对重型车辆轮桥模拟加载系统,建立了数学模型方块图,以此仿真分析了液压耦合和机械耦合对系统控制性能的影响。为了减低或消除这种耦合影响,在系统中加入特定的解耦控制元件,实现了二次调节模拟加载系统的解耦控制,使各子系统成了接近完全独立的控制系统,有效地消除了耦合的不利影响,使系统的控制性能得到了显著改善。所采用的解耦方法,为实现二次调节模拟加载试验台的解耦控制、进一步提高整个试验台的工作性能,提供了一种有效的途径。     

考虑驱动耦合的绳驱动外肢体机器人运动建模及控制研究

针对绳驱动外肢体机器人由于其布线形式及驱动耦合所造成的运动建模复杂及控制精度低等问题,研究了一种考虑驱 动耦合的绳驱动外肢体机器人运动建模及控制方法。 基于 D-H 法和欧拉变换原理构建了刚柔一体外肢体机器人的运动学模 型,并根据关节耦合机理推导相邻关节间的主动解耦模型,提出了一种基于驱动解耦运动学模型的外肢体控制策略。 最后搭建 了外肢体机器人实验样机,并对其所建运动模型及控制方法进行验证。 结果表明,机器人末端多点定位误差最大为 7. 45 mm, 移动路径最大误差为 7. 24 mm,总体误差平均值为 6. 08 mm,由此验证了所提的刚柔一体外肢体机器人驱动解耦运动学模型和 控制策略的正确性,具有较好的控制精度和运动品质。     

汽车主动四轮转向系统的解耦自适应控制研究

首先针对二自由度四轮转向汽车的耦合性质,对其进行了状态反馈解耦,然后应用基于李雅普诺夫稳定性原理的模型参考自适应方法设计了主动四轮转向控制系统。仿真结果表明,基于解耦自适应控制的主动四轮转向汽车能够很好的跟随参考模型的响应,具有良好的瞬态和稳态转向特性。     

计及阻尼影响的悬置系统响应解耦优化

为实现计及阻尼影响的动力总成悬置系统的解耦,建立了包含阻尼系统的动力总成悬置系统模型,计算了比例和非比例阻尼影响下的系统响应,根据悬置系统的响应特性和解耦优化原理,提出了响应解耦法。以怠速频率下100％扭矩轴响应解耦和固有频率的合理配置为优化目标,利用mode FRONTIER软件对悬置系统进行解耦优化,并在MATLAB中对优化后的解耦效果进行仿真验证,结果表明,在考虑非比例阻尼的情况下,所提出的解耦方法比能量解耦法的解耦效果更好。