慢走丝线切割机床数控系统PID参数的调节研究

阐述了PMAC的PID滤波器工作原理,并将此控制器作为慢走丝线切割机床的数控系统.通过对一些重要参数的调节,研究了PMAC控制器中PID的调节,获得合理的系统PID参数,达到良好的稳态和动态性能,最终实现跟随误差的最小化,为实现PMAC在精密加工中的应用打下基础.     

基于PMAC控制器的成型砂轮数控技术研究

分析以PMAC运动控制器为基础的任意母线砂轮修形机的原理和功能,借助PMAC中的驱动接口数据库Pcomm32PRO和执行程序PEwin32PRO开发工具,开发砂轮修改机的用户软件,在PLC程序支持下实现控制面板的快捷功能通过对PID参数的优化减少自身误差.试验证明,该系统可以实现砂轮的数控成型砂轮修形.     

基于ZPETC-FF和DOB的精密运动平台控制

光刻机的工件台和掩模台采用长行程直线电机宏动跟随平面电机高精密微动的复合运动方式,实现系统高动态纳米级精度的跟踪定位. 为减小平面电机的运动范围和加速度,必须提高直线电机精密运动平台的跟踪精度. 提出一种零相位误差跟踪控制器加前馈(ZPETC-FF)和干扰观测器(DOB)相结合的复合控制方法,以提高直线电机宏动精密运动平台的运动精度. ZPETC-FF作为前馈跟踪控制器,有效提高了系统带宽和跟踪性能,减小了系统的动态跟踪误差;DOB作为鲁棒反馈控制器,补偿了外部扰动、未建模动态和系统参数摄动等,有效提高了系统的抗干扰能力. 实验表明,所提出的控制方法与传统的控制方法相比,不仅提高了系统的动态跟踪性能,而且还具有更强的抗干扰能力.     

基于蜂群算法的精密运动控制方法

针对在精密运动控制系统中,传统PID控制器的控制精度不够,控制参数不能随着负载、环境的变化而变化这一问题,将蜂群算法与传统PID控制相结合,提出了蜂群PID控制方法,并应用在微位移控制系统中,通过精密运动控制阶跃响应性能分析,仿真出调节时间、稳态误差、目标函数、适应度函数等参数的变化曲线.结果表明,蜂群PID控制算法可使精密运动控制系统拥有更快的响应速度、更高的定位精度,并且其参数可实现自动寻优,验证了蜂群PID控制算法在精密运动领域的可行性.     

电液比例速度系统的前馈模糊复合控制研究

提出了一种采用前馈控制器补偿负载的扰动并在系统的主控制回路上采用模糊控制和PID控制相结合的精密电液比例调速系统，分析了该系统的组成和控制原理，介绍了前馈模糊－PID控制器的设计方法，理论分析和实验表明，该控制策略可以取得较为满意的控制效果。     

逆转辊涂布间隙的计算机控制系统研究

为实现涂布间隙的自动精确调整，提高涂布质量，以差动螺旋微调节机构为研究对象，首先建立系统的数学模型，然后进行了误差分析和调节流程分析，并且在PMAC控制器中嵌入积分分离的PID控制算法，用来改善系统的控制性能．仿真结果验证了此方法的有效性．     

PID控制器的优化设计

为使PID控制器同时具有给定值跟踪和抑制干扰两个方面的最佳特性,提出了PID控制器优化设计方法.笔者设计了给定值补偿型I-PD控制器,其结构简单,便于掌握,易于实现,可以实现系统的最优控制,特别适用于串级控制中级数较多的系统.在深入研究反馈型2自由度PID控制器的基础上,增加了前馈补偿器,有效地抑制了扰动,为改善给定值跟踪特性,在前馈位置上增加一个微分负前馈环节,仿真结果表明:该控制器具有抗干扰能力强,实时性好,调节时间短、超调量小等特点,提高了系统的控制性能.     

2自由度PID控制器在铝电解过程中的应用

目的 通过设计前馈2自由度PID控制器，解决目前铝电解定时间歇控制方式的控制精度低、实时性差等问题．方法 设计了一种超调小、动态响应快、抗干扰能力强的前馈2自由度自校正PID控制器，该控制器采用前馈控制系统结构，确定干扰抑制性能最佳参数和跟踪特性最佳的前馈参数，并进行了参数优化．结果 前馈2自由度PID控制器改善了系统的干扰抑制特性和跟踪特性。使系统的动态响应速度和稳态精度明显提高．结论 该控制器在铝厂应用，改善了控制性能，使电解槽达到最佳的工作状态。提高了电流效率和铝的产量及质量，经济效益显著，具有较大的工业推广价值．     

基于PMAC下异型截面高速精密磨削控制系统

目的 使驱动砂轮工作的横纵向进给机构在磨削过程中快速响应控制系统并能够准确定位,获得精密的砂轮运动轨迹,保证零件的加工精度.实现非圆磨削中砂轮主轴的恒速切削.方法 设计了一套基于可编程多轴运动控制器(PMAC)的自动控制系统,利用PMAC的定位误差补偿功能实现对进给直线电机的控制,同时通过砂轮主轴的直接转矩控制方法来满足异型截面磨削加工的要求.结果 使伺服机构获得高的动态性能以及准确的定位精度.同时提高了高速电主轴的动态响应速度,达到宽调速范围以及实现工件主轴的准位、准速.结论 利用PMAC的误差补偿功能可以实现定位误差的软件补偿,避免了对机床硬件设备的改造,有效地提高直线电动机的定位精度.高速电主轴的直接转矩控制系统能够较好地对高速电主轴进行转速、转矩控制.     

内模PID控制器在云台伺服系统中的应用

针对SG-5452460005-15W型永磁式直流减速电动机驱动的YP3091型摄像机云台伺服系统,建立了数学模型,并基于内模控制原理设计了一种新型PID控制器。该控制器设计方便,只有一个可调参数。仿真结果表明：系统的水平跟踪和仰俯跟踪误差均方根分别为0.15 mrad和0.32 mrad。与传统PID控制器相比,在内模PID控制器参数调节方面,系统跟踪响应快,精度高,抗干扰能力强,鲁棒性好。     

基于分数阶自抗扰技术的核电站稳压器压力控制

针对传统PID在复杂的核电站稳压器控制系统中无法获得良好的控制效果的问题,提出了分数阶自抗扰控制器(FOADRC).该控制器将分数阶控制器与自抗扰控制器相结合,不仅具备分数阶控制器的快速与高精度特点,还具备自抗扰控制器的强鲁棒性和抗扰动性能,解决了ADRC技术中非线性状态误差反馈控制律调参较困难的问题.建立的稳压器压力控制的Simulink仿真模型表明,分数阶自抗扰控制器与传统PID控制和ADRC控制相比具有更加优良的性能指标.     

专家式控制器气动位置力复合控制研究

在大量实验的基础上,根据系统响应特性,专家式控制器将误差分段：在大误差范围内用PID控制,以快速接近目标值;在小误差时用经验控制,以准确到达目标;在达到精度时电压置中以保持精度;控制器各参数由专家控制器的推理机给定．特别是在小误差时的经验控制,完全根据个人经验给定一个经验递减电压,此时控制电压与检测误差无关．通过该控制器对输出力为100N和150N位置力复合控制进行了实验,结果表明,该控制器能对气动位置力复合进行快速准确的控制,效果良好．     

基于PMAC的自主车运动控制系统研究

为了提高自主车运动控制的精度，满足自主车精确行走的需要，研制了一种以PMAC运动控制器为核心、基于视觉导航的自主车运动控制系统。在建立自主车运动控制系统的硬件结构的基础上，探讨了VC 环境下对PMAC进行二次开发的方法，并将模糊控制的算法引入自主车的路径跟踪，所研制的控制系统已成功地用于QDU—Ⅰ型自主车上。经QDU—Ⅰ型自主车路径跟踪实验表明：该控制系统精度高、灵活方便，可以满足自主车在各种环境中的行走需要。     

H型精密运动平台交叉耦合模糊PID同步控制

针对双直线电机驱动的H型精密运动平台由于永磁直线同步电机参数变化和扰动等不确定因素致使两边的运动不同步问题,提出一种交叉耦合模糊PID控制方法.在单轴中采用模糊PID控制作为位置控制器,速度控制器用普通的PI控制,以保证单轴跟踪精度;双轴间引入交叉耦合控制方法,消除双电机之间存在的机械耦合,进而减小了双轴间的位置同步误差.结果表明,将交叉耦合与模糊PID相结合的控制方法能够使H型精密运动平台的同步误差收敛于零,并且使系统具有较好的跟踪性能与鲁棒性.     

直流无刷电机位置跟踪的模糊PID控制

为了设计高精度的直流无刷电机伺服控制系统,性能优良的位置跟踪控制器是其重要保障.基于直流无刷电机的工作原理.运用Matlab/Simulink建立其自动位置跟踪控制系统的计算机仿真模型,系统的电流和速度环采用PI控制,结合PID控制和模糊控制设计了系统位置环的模糊PID控制器.数字仿真结果表明,模糊PID控制的动静态特性优于传统单一的PID控制,论文的研究工作对设计性能优良的直流无刷电机控制器具有借鉴意义.     

一阶时滞过程二自由度PID控制器优化法

在前馈加反馈的二自由度控制结构中,反馈PID控制器用于抑制负载扰动,同时使闭环系统有合适的鲁棒稳定性,而前馈控制器是在反馈PID基础上引入比例加权系数和微分滤波系数实现,目的是使设定值响应速度快且超调小.PID参数和前馈系数都是依时间绝对误差积的积分（ITAE）最优而得.针对工业上典型的一阶时滞过程,利用计算机优化和拟合运算,得到控制器的最优设定公式.仿真表明,建议方法对时滞过程是有效的.     

水下运载器多变量鲁棒输出反馈控制方法

针对存在较大参数不确定性和仅具有位置、姿态测量的水下运载器的六自由度位姿控制难题,提出一种基于自适应平滑增益滑模观测器和多变量积分Backstepping控制器的非线性控制方法.解决水下运载器的鲁棒输出反馈控制问题,使用基于Lyapunov稳定性理论的设计方法保证观测器 控制器系统的稳定性.设计的自适应平滑增益滑模观测器,克服常规滑模观测器中所存在的高频颤振现象,从而获得较平滑的速度估计值.当存在模型不确定性和有界未知干扰时,可以保证速度估计误差以指数速率收敛至较小的球域内.设计的多变量积分Backstepping控制器,可以保证系统的跟踪误差同样收敛至较小的球域内.以浙江大学正在研制的海王号ROV六自由度控制为研究对象,使用所提出的控制方法与传统PID控制器进行对比仿真研究.仿真结果表明,当存在较大参数不确定性、较强未知外干扰和测量噪声时,所提出的控制方法具有较强的鲁棒性能,可以很好地跟踪参考轨迹,获得较好的动态性能和稳态控制精度.性能明显优于常规PID控制器,并且解决了PID控制器所存在的转艏角设定值不能大于90°的问题.     

熔盐电化学反应炉温度控制系统研究

设计了适合熔盐电化学钽阳极氧化工艺的电化学反应炉及其温度控制系统,研究了模糊参数自整定PID控制器在电化学反应炉温度控制系统中的应用。对常规PID控制器和模糊参数自整定PID控制器进行了仿真对比,结果表明基于模糊参数在线自整定的PID控制器系统超调量明显减小,控制系统的动静态性能均得到改善。现场实验结果也证明了该设计方案是合理有效的。