波前校正的变论域模糊控制方法

自适应光学校正技术中常用的PID控制依赖于变形镜的响应模型,响应模型易受扰动影响因此标定过程较为复杂。针对此问题提出一种不依赖变形镜响应模型的变论域模糊控制方法,将哈特曼重构波前中提取的波面评价指标的残差参数与残差差分参数作为变论域模糊控制器的输入,对输出的比例积分微分参数进行自整定,实现自适应控制。利用Matlab进行变论域模糊控制方法与传统模糊控制方法进行对比的相关仿真。波前校正实验结果表明,变论域方法校正后波面数据优于传统模糊控制方法,波前残差的均方根值也更小。控制器系统性能实验中,传统模糊控制器的超调量偏大,而变论域模糊控制器的超调量几乎为零,调节时间也更短。变论域模糊控制方法在保证系统的鲁棒性,提升系统的快速性的同时,利用参数自整定的特性克服了扰动因素对变形镜响应模型造成的不利影响,提高了校正效率,对于波前校正更具有实用性。     

一种自适应模糊PID控制器应用仿真

研究了一种误差驱动型自适应模糊PID控制器在二阶时滞系统中的应用。选择系统的稳态误差和误差变化率为PID参数自适应模糊调整的前件变量,将前件变量模糊化为7个论域期间,建立了PID参数调整的模糊规则表,查表得PID参数的后件参数,采用极大值反模糊化规则得到具体PID控制参数。仿真结果表明采用该控制器后系统的调节时间大大缩短,控制效果令人满意。     

基于模糊控制的傅立叶变换红外光谱仪定镜动态校正研究

通过分析圆形通光孔径下动镜倾斜角度对干涉调制度和相位误差的影响,设计了定镜动态校正方案。传统的比例-积分-微分（PID）控制器严格依赖于动态校正系统的数学模型,在实际的闭环系统中无法精确获取模型所有参数。系统采用了模糊PID控制策略,选择模糊输入输出论域的隶属度函数,制定模糊规则库,再经过模糊推理、清晰化处理,给出了闭环控制系统实现方法。通过实验,验证了此种校正方法的可行性,有效的摆脱了对校正系统准确的数学模型的依赖,能够将激光干涉调制度从0.6提升到0.99,相位差降低到0.1°左右,且相对于传统PID控制,稳定性能较好、调整时间较短。     

基于模糊免疫PID的多媒体流自调整算法研究

提出了一种基于模糊免疫PID的多媒体流自调整算法(MFIPID),实现对多媒体流的在线自调节和多媒体流资源有效管理。分析多媒体流自适应节模型,实现IP网络可用带宽的预估计,采用全论域范围内带有自调整因子的模糊规则自调整方法进行免疫抑制量的模糊非线性逼近,并与免疫反馈机理相结合,多媒体流传输过程中自适应整定PID参数以改进传统PID算法。仿真验证了MFIPID算法的有效性。     

人眼波前畸变的实时动态校正

以自适应光学技术为基础塔建了高分辨视网膜成像系统.利用微变形反射镜(DMs)作为波前校正器件,将镜面的形貌、波前及镜面的响应函数表示为泽尼克Zernike多项式的线性组合,利用直接迭代算法及控制电压矩阵改变镜面形貌,从而实现对眼睛波前畸变的适时校正.校正后残余误差的平方根值小于λ/7,接近衍射的极限分辨率.实验表明此闭环系统带宽小于5 Hz,能校正多数情况下眼睛的动态波前畸变,能对眼科医学的诊断提供一定的帮助.     

基于模糊逻辑控制的自适应锁相环设计

针对某型雷达在航天器频率的跟踪测量过程中,由于目标动态变化影响较大,存在跟踪稳定性较差、测量精度偏低的问题,提出了对雷达锁相跟踪环路采用模糊逻辑控制的自适应变带宽设计。该方法主要是通过引入模糊逻辑控制器,利用输入值适配控制规则,为每个控制规则确定其适配程度,并且采过加权计算合并规则的输出,控制环路滤波器的系数,从而自动调整环路带宽,达到增强雷达设备频率跟踪稳定性和提高测量精度的目的。仿真结果表明,模糊逻辑控制自适应变带宽锁相环跟踪目标的稳定性和测量精度都优于传统锁相环。     

模糊工程PID在气动位置伺服中的应用

针对现有高精度气动位置伺服控制算法复杂,难于在工程上实现的问题。提出一种基于调整因子的模糊工程PID控制器,采用归一化加速度参量反映系统响应的快慢,引入变论域的思想构建模糊工程PID控制器的自调整机构。该机构根据系统误差和归一化加速度参量输出调整因子,动态调整基于工程整定法的模糊PID控制器的比例因子,以改变模糊控制器输入输出与模糊子集的映射关系,从而改善模糊控制器的动、静态性能。仿真与试验结果表明,该方法简单且具有良好的控制效果。     

机载光电跟瞄平台的模糊自适应PID跟踪控制

为提高机载光电跟瞄平台的跟踪性能, 将模糊控制与PID控制相结合, 通过改变模糊控制器输入与输出变量的论域, 来提高模糊PID控制器的适应性, 以改善光电跟瞄平台的控制性能。仿真结果表明, 该方法能够减小超调量, 缩短响应时间, 提高控制精度, 具有较好的鲁棒性。     

自由空间光通信精跟踪模糊控制系统的设计

针对空间光通信中捕获、瞄准和跟踪(ATP)技术的精跟踪系统对信标光斑实时准确跟踪需求,设计了基于前馈补偿的比例,积分和微分(PID)模糊控制系统,采用camera-link接口的高帧频CMOS相机和大规模FP-GA芯片设计了精跟踪处理控制平台,并将图像处理、前馈补偿和PID模糊控制等功能全部集成在FPGA芯片内部。实验结果表明,前馈补偿模糊PID控制具有更强的系统适应性,精跟踪系统带宽达到300 Hz,对大于100 Hz的高频振动频谱仍然有很好的抑制补偿效果,尤其对于低于60 Hz的主要扰动频谱具有很好的跟踪补偿效果,抖动压缩比达到90%以上,抖动均方差小于1 pixel,定位精度约为1μrad。     

尾坐式飞行器纵向姿态的变论域分形模糊控制

针对尾坐式飞行器垂直飞行状态下易受突风和乱流的干扰,为了提高系统的稳定性和动态性能,设计了一种变论域分形模糊PID控制器,并在分形因子中引入一个归一化误差加速度参量来反映系统响应的快慢程度。通过在分形时刻进行论域的自调整,以分形时刻系统的误差变量值作为新的误差变量论域范围,其他变量的论域范围也进行相关联的调整,从而重新激活全局的模糊规则,对PID控制器的参数进行调整,以提高系统的响应速度和控制精度。通过仿真表明,该方法不仅提高了系统的动态响应特性和稳态性能,而且具有较强的自适应能力和抗干扰能力。     

Shack-Hartmann 波前传感器质心探测的优化方法

为提高Shack-Hartmann(S-H)波前传感器的光斑质心探测精度,在分析质心探测误差来源的基础上,提出基于模板匹配的探测窗口选取方法和基于单个光斑的自适应阈值选取方法,将这两种方法与加权质心算法相结合求取质心,提高了质心探测精度。与固定阈值和传统质心算法相比较,当SNR 大于3 时,质心探测精度平均提高了约40%。将文中的方法应用于可见光波段的商品S-H 波前传感器,实验表明:文中方法得到的质心偏离度由传统方法的0.83 pixel 的最大值减小至0.15 pixel。该工作有重要的应用价值。     

基于BP神经网络的温度模糊PID控制器设计

根据BP神经网络对温度控制的要求设计出一种模糊PID控制器,采用误差和误差变化率作为模糊PID控制器的输入,PID参数作为模糊PID控制器的输出,使用一组模糊规则实现对PID参数的在线优化调节。采用Simulink图形化工具平台对模糊PID控制器和传统的PID控制器进行建模和仿真,结果表明和传统PID控制器相比,模糊PID控制器性能优良,使系统响应速度加快,超调减小。     

扫描型热像仪校正黑体的实时控温技术研究

扫描型热像仪采用实时控温的校正黑体获得最优的校正输出,而校正黑体温度的闭环控制目前采用的方法是通过探测器扫描黑体以获得反馈构成闭环控制系统。探测器扫描输出反馈信号的周期为20 ms,使得温控系统带宽受限,响应滞后,当场景辐射变化剧烈时,图像校正输出偏离,影响热像仪整机效能。为解决该问题现采用热敏铂电阻测温作为反馈信号去实现黑体控温,提高带宽,通过实际多个场景对比试验,验证热像仪的校正输出对场景的适应性更强。     

基于随机并行梯度下降算法的多级波前校正技术

为提高基于随机并行梯度下降(SPGD)箅法的高分辨率自适应光学(AO)系统的有效校正带宽,提出了分级SPGD波前校正的方法.在每一级SPGD波前校正中,将高分辨率波前校正器的控制单元按位置分成多组.每一组都施加相同的控制电压作为一个控制变量.采用的校正级越高,独立的控制变量的数目也越多.多级SPGD自适应光学系统按从低到商的等级顺序对畸变波前进行校正.以一个具有16×16控制单元的分立活塞式波前校正器为基础建立了基于3级SPGD波前校正的自适应光学系统的数值模型,并针对大气湍流引起的某一帧随机相位屏做了模拟校正实验.结果表明采用分级波前校正后收敛速度提高了23%,此方法确实提高了基于随机并行梯度下降算法的自适应光学系统的有效校正带宽.     

分段非线性电磁振动能量采集器

为了解决无线传感网络需要频繁能量补给的难题,设计了一种分段非线性电磁振动能量采集器,利用磁悬浮系统与机械弹簧耦合而成的非线性系统来提高能量采集器对低频、宽带环境振动能的采集能力。利用搭建的实验测试平台,研究了磁弹簧弹性系数、初始间隙、机械弹簧弹性系数及激励加速度对输出性能的影响规律。实验结果表明,当初始间隙分别为3、5和8 mm时,相应的最大输出电压分别为0.78、0.74和0.73 V;当机械弹簧弹性系数分别为0.028、0.100和0.270 N/mm时,相应的最大输出电压分别为0.73、0.72和0.57 V,工作带宽分别为3、4和5 Hz;当加速度为0.3、0.4和0.5g时,最大输出电压分别为0.39、0.57和0.73 V,对应的最大输出功率分别为3.81、8.13和13.32 mW,系统的工作带宽分别为3、3.5和4 Hz。     

变论域模糊自整定PID控制器的研究

文章分析了模糊PID控制和变论域模糊控制的工作原理及其优缺点,结合二者的特点对变论域模糊自整定PID控制器进行了研究,该控制器解决了普通控制器的控制死区问题,可实现复杂系统的控制,并提高控制精度,适用性更强。     

变论域自适应模糊控制器的CMOS模拟 电路芯片实现

为解决传统的自适应模糊控制器算法过于复杂难以用模拟电路实现的问题,本文研究了输入输出论域可随输入变量的变化而自适应变化的在线自适应模糊控制器及其在非线性系统控制中的应用,并制作了CMOS模拟电路芯片.提出了一种新的尖三角形隶属度函数实现输入变论域的功能,输出变论域部分采用对输入变量进行加权积分并求其绝对值的方法.控制器的其他部分为求小电路和重心法去模糊电路.以上各电路均为CMOS模拟电路,它们和集成的整体电路均在无锡上华(CSMC) 0.6μm工艺下流片,测试结果表明该芯片完成了变论域模糊控制器的功能.     

飞行器姿控模糊参数整定PID算法研究

针对光学成像卫星姿态大角度机动控制要求,在力矩受限的情况下,设计了一种模糊参数整定PID算法,通过模糊智能控制器的输出来对经典PID控制器的参数进行整定,并设计了适合的隶属度函数及论域,使模糊控制器的整定参数更趋近于适应控制情况要求。同时,结合验证非线性控制的幅-相曲线稳定性判定定理,用多级继电函数来描述模糊控制器数学模型,证明文中的卫星姿态大角度机动模糊参数整定PID控制系统的稳定性。仿真结果表明,该智能控制算法有较好的控制性能和鲁棒性,其超调量为0.2%,控制指向精度为0.05°,稳定度为0.005°/s。在系统参数改变±50%时仍能渐进稳定。     

永磁同步直线电机智能化PID速度控制研究

永磁同步直线电机是一个复杂的强耦合非线性系统,传统PID控制无法满足高性能直线电机控制系统的要求。在分析永磁同步直线电机d、q轴数学模型的基础上,采用遗传算法对模糊控制进行优化;针对模糊控制单一论域条件下无法实现全局最优控制,引入变论域控制思想,设计了一种智能化PID速度控制器。通过仿真结果表明,基于遗传算法的变论域模糊PID速度控制器能够使永磁同步直线电机获得更优良的控制效果。     

一种自适应低相位噪声相参时钟源的设计

通过锁相环电路(PLL),不仅将外部系统提供的具有高频率准确度但相位噪声较差的主时钟信号转化为高频率准确度、低相位噪声的内部时钟信号,同时也满足了内外部系统的相参要求。通过仿真和测试,重点分析了锁相环电路中环路滤波器的环路带宽对输出信号相位噪声的影响。测试结果显示,当环路带宽为100 Hz时,锁相环的输出信号在偏离载波1 kHz处的相位噪声与其内部振荡器在此处的相位噪声基本一致;而当环路带宽为500 Hz时,输出信号在偏离载波1 kHz处的相位噪声会由于环路影响,相比内部振荡器产生8 dB左右的恶化。设计所得时钟源在输出100 MHz信号时,其相位噪声优于-147 dBc/Hz@1 kHz,相比外部参考时钟信号改善了12 dB,并且其频率准确度可达1×10-9。