基于串级模糊PID的四旋翼姿态控制器设计

为解决四旋翼飞行器姿态控制器存在的响应速度慢和鲁棒性差等问题,通过串级模糊PID控制算法来实现飞行姿态的稳定性。建立起四旋翼飞控系统的数学模型后,设计了外环角度P控制器和内环角速度模糊PID控制器。利用Matlab/Simulink通过阶跃信号输入对比仿真传统PID控制器和串级PID控制器、串级模糊PID控制器3种控制方法。仿真结果表明:串级模糊PID控制器使系统抗干扰性能提高,同时加快系统的响应性和准确性;飞行实验表明:串级模糊PID控制算法的鲁棒性好。可见改进后的算法对于四旋翼控制系统是有效的。     

基于P-PID控制器对共轴双旋翼飞行器的姿态控制

针对共轴双旋翼飞行器的姿态控制传统PID算法效果不理想,难以获得满意的控制效果,设计了P-PID控制器实现飞行器姿态控制。利用串级PID对共轴双旋翼飞行器的角度、角速度进行控制。仿真实验和飞行试验表明,算法满足飞行器系统的设计要求,验证了算法的可行性。     

小型无人机飞行姿态串级控制系统

采用四元数互补滤波算法对IMU单元等多传感器采集到的数据进行解算融合,串级PID为小型无人机飞行姿态系统的控制算法。设计了实时监测子系统,实验结果表明,基于STM32的串级PID控制算法可以实现飞行姿态的有效控制。     

陶瓷窑炉温度控制系统控制算法研究

针对陶瓷窑炉温度控制系统非线性、大时滞、模型复杂的特点,以及目前控制效果中存在调节时间长、超调量大等问题,以串级控制为主要的控制方法,分别提出了主控制器为PID控制、Smith预估控制和神经网络PID 3种控制算法。用MATLAB软件分别对这3种算法在不同扰动的情况下做出了对比仿真,并对仿真结果做了分析。结果表明:串级PID控制的控制效果不太理想;串级Smith预估控制的控制效果有待提高;而串级神经网络PID控制方法有较好的控制性能。     

啤酒糖化温度DMC-PID预测控制方案

啤酒糖化温度对象具有大惯性滞后,工艺要求该参数要快速跟踪工艺设定且无超调,常规PID算法显然难以满足这些需求。针对加热蒸汽压力频繁波动的特点,将预测控制算法与串级控制相结合,设计了糖化温度DMC-PID串级控制系统。仿真结果表明,该系统与常规PID控制系统相比既具有较好的随动跟踪性能,又无超调,且具有较强的抗干扰性。     

磁悬浮作动器的串级PID控制设计与试验

为提高主动隔振系统的稳定性和改善系统的控制质量,利用系统辨识得到磁悬浮作动器控制通道的数学模型并设计相应的串级比例-积分-微分(proportion-integral-derivative, PID)控制器:系统的内环为加速度环,主要控制隔振台的加速度;系统的外环为位移环,使隔振台回到中心位置并调节加速度控制器的参考值。利用一阶系统理论分析串级PID控制的动态性能,通过在Matlab中建立串级PID仿真控制模型验证理论结果,利用单自由度试验平台设计串级PID控制系统,对比试验和仿真加速度传递率,分析加速度控制效果。试验结果表明:采用串级PID控制方法,控制对象在1~25 Hz频段内的衰减幅度为-22.5~-2.2 dB,实现了有效的振动控制。     

无人机三维编队飞行模糊PID控制器设计

针对无人机编队飞行控制系统,引入编队飞行几何关系,建立了三维编队飞行数学模型,在速度、航向和高度三个通道加入了误差的线性混合器,并分别设计了基于模糊PID的编队飞行控制器.仿真结果表明,所设计的控制器可以通过控制间距方便有效地控制无人机编队飞行,实现在机动过程中保持队形,以及合理地进行编队队形变换.这种控制方法超调量较小,鲁棒性强,优于传统控制器.     

四旋翼农药喷洒飞行器模糊PID姿态控制

针对四旋翼农药喷洒飞行器在作业过程中负载发生变化影响飞行器作业中稳定性的问题,设计模糊PID(Proportion Integration Differentiation)控制器,运用MATLAB软件搭建飞行器模糊PID控制系统与传统PID控制系统Simulink仿真模型,并对飞行器姿态进行仿真。仿真结果显示,与传统PID相比,在飞行器质量发生改变后,模糊PID控制系统适应性强,参数整定简单。飞行器质量改变后,模糊PID控制算法比传统PID超调量降低4.8%,上升时间减少0.513s,系统恢复时间减少0.790s。结果表明,模糊PID控制系统比传统PID控制系统响应速度快,控制效果好,鲁棒性较强,进一步提高了飞行器在农药喷洒过程中的稳定性。     

锯床电机系统自适应模糊PID控制的仿真

基于锯床系统存在非线性、不确定性和时变性,传统PID控制并不能满足系统要求的现状.将模糊PID控制算法应用于锯床系统,采用转子磁场定向矢量控制变频调速,并分别对常规PID和模糊PID两种控制方式进行了仿真.仿真结果表明,将模糊PID应用于锯床系统加快了系统的响应速度,使系统很快达到稳定值并且没有超调,提高了锯床电机的稳定性、快速性,从而改善了锯床切割效果及其加工精度.     

模糊PID控制在风表自动检测系统中的应用

针对风表自动检测系统风速控制中,传统PID算法存在超调量大、稳定性差、调节时间过长等问题,导致风速很难精确控制的难题,提出了将模糊PID控制应用于变频控制的方案．仿真实验结果表明,基于模糊PID控制有效改善了系统的动态性能,降低了超调量,减小了调节时间,提高了鲁棒稳定性．     

Back-Stepping Control for Flexible Air-Breathing Hypersonic Vehicles Based on Uncertainty and Disturbance Estimator

A theoretical framework of nonlinear flight control for a flexible air-breathing hypersonic vehicle(FAHV) is proposed in this paper. In order to suppress the system uncertainty and external disturbance, an uncertainty and disturbance estimator(UDE) based back-stepping control strategy is designed for a dynamic state-feedback controller to provide stable velocity and altitude tracking. Firstly, the longitudinal dynamics of FAHV is simplified into a closure loop form with lumped uncertainty and disturbance. Then the UDE is applied to estimate the lumped uncertainty and disturbance for the purpose of control input compensation. While a nonlinear tracking differentiator is introduced to solve the problem of “explosion of term” in the back-stepping control. The stability of the UDE-based control strategy is proved by using Lyapunov stability theorem. Finally, simulation results are presented to demonstrate the capacity of the proposed control strategy.     

飞翼布局无人机反步L2增益纵向着陆鲁棒控制

针对存在干扰的飞翼布局无人机纵向着陆控制问题,提出一种基于super twisting滑模干扰观测器与跟踪微分器的反步L_2增益鲁棒控制方案.为解决反步控制虚拟控制量求导复杂的问题,设计了跟踪微分器对虚拟控制量进行求导,同时综合采用super twisting滑模干扰观测器和L_2增益鲁棒项增强了控制系统的鲁棒性.仿真结果表明,无人机高度、空速都跟踪上控制指令,垂直接地速度在允许的范围内,与传统的PID着陆控制方案相比具有更好的着陆控制性能.     

飞翼无人机非线性控制设计方法

为实现飞翼无人机的机动飞行,以带有流体矢量方向舵的飞翼无人机为设计对象,采用非线性设计方法设计了控制器,并进行飞行验证.针对飞翼无人机的机动飞行控制存在各种耦合和扰动的特点,设计内环线性化解耦以消除已知不利的耦合项,外环反步跟踪方法进行航迹跟踪的控制律结构,证明了该控制结构的稳定性.同传统反步控制方法相比,该控制器增加了内环解耦结构,并在控制结构中保留气动阻尼项,使得线性化后的系统为弱非线性系统.该结构不仅可以降低外环控制器设计的保守性,而且便于工程实现.仿真和飞行试验表明,该控制方案是有效的.     

某型无人机舵控系统的设计与仿真

基于某型无人机飞行控制地面仿真验证系统的需要,分析了其舵机控制系统各组成部分的原理,利用Simulink工具箱建立了电传舵控系统的数学模型,对转速控制律和位置控制律进行了设计.对带有转速控制回路和未加转速控制回路的舵机控制系统以及加入扰动后的舵机控制系统分别进行了仿真验证.仿真结果表明：所设计的舵机控制系统动态性能及跟踪性能好,抗干扰能力强,能够满足某型无人机飞行控制的要求及飞行控制地面仿真验证系统的需要,为该系统的研究提供了技术保障.     

计及供热的发电机组AGC优化控制研究

为解决供热抽汽改造导致的发电机组热电耦合及非线性问题,提高系统自动发电控制(AGC)跟随能力,提出了用于解耦控制的前馈补偿解耦算法,并对解耦后的电功率控制回路设计了基于模糊算法的模糊比例-积分-微分(PID)控制器。仿真结果表明,利用前馈解耦算法与模糊算法相结合的方案有较好的解耦效果,并能有效优化AGC跟踪能力,提高系统控制性能。     

带有跟踪微分器的模糊自整定PID控制器

带有非线性跟踪微分器的模糊自整定PID控制器结合了跟踪微分器、PID控制和模糊控制的优点,改变了以往通常采用差分求微分的做法,实现了对PID参数的实时在线整定.     

锅炉汽包水位系统的预测函数控制

在给出具有可测干扰系统的预测函数控制(PFC)算法的基础上,结合预测函数控制、串级调节的优点,提出了锅炉汽包水位控制系统的PFC—PID透明控制策略:内回路采用PID控制快速消除给水流量的扰动,外回路采用带前馈补偿的PFC控制,可有效地克服汽包水位系统的另一主要扰动——蒸汽流量的扰动,同时PFC的强鲁棒性保证了在对象特性变化的情况下系统仍然具有良好的调节品质。计算机仿真结果显示了该控制策略的有效性和实用性。     

基于双观测器的四旋翼无人机姿态控制

为了提高四旋翼无人机姿态控制精度及抗干扰性能,将干扰观测器与扩张状态观测器相结合,提出了一种基于双观测器的滑模抗干扰控制方法.首先,对于部分已知信息的干扰用外生系统模型描述,并用干扰观测器进行估计;然后针对复杂的非线性可微干扰采用扩张状态观测器进行估计;接着设计滑模控制律来补偿双观测器估计的干扰,进而实现姿态控制;最后利用李雅普诺夫理论证明了系统的稳定性.仿真结果表明,该方法相较于传统的PID控制具有更高的跟踪精度和良好的抗干扰能力.     

DMF 回收系统闭环控制的实现方案及算法分析

为了得到较高纯度的二甲基甲酰胺（ DMF ）,针对DMF回收系统参数特性,提出一种压力、流量的单闭环控制系统和精馏塔串级温度控制方案。单闭环控制系统由上位机、PLC、压力传感器、流量计和电动阀组成。精馏塔温度串级控制系统中,主环是模糊自适应PID温度控制,副环是常规PI流量控制。现场测试及仿真结果表明, FM355 C闭环控制和模糊自适应PID串级控制具有良好的稳定性、响应快和超调量小的特性。