磁悬浮系统模糊PID控制器设计

以五自由度磁悬浮轴承系统为研究对象,介绍了该系统的组成和工作原理,通过分析磁悬浮轴承系统对控制器的要求,针对该系统的开环不稳定和非线性特点,根据模糊控制技术,采用模糊算法和PID控制相结合的方法,通过对系统过渡过程模式的在线识别,对PID参数进行自整定,设计磁悬浮轴承系统的Fuzzy-PID非线性控制器.实验证明,与传统的线性PID控制器相比,模糊PID控制器具有较好的控制性能和动态特性,应用于五自由度主动磁悬浮轴承系统,实现了转子的稳定悬浮和旋转,满足系统的回转精度要求.     

磁液双悬浮轴承单自由度支承系统解耦控制研究

磁液双悬浮轴承是以电磁悬浮为主，静压为辅的一种新型支承轴承，能够大幅度提高承载能力及刚度，适于中速重载的场合。由于液体静压系统特性为小间隙、强阻尼、正刚度、斥力型，而电磁悬浮系统特性为大气隙、弱阻尼、负刚度、吸力型，且两系统共同支承时相互耦合，互为干扰，大幅降低了支承系统的运行稳定性，因此本文拟研究磁液双悬浮轴承单自由度磁液两支承系统之间的耦合特性，揭示其耦合力的产生机理并设计解耦控制器。首先，本文介绍了磁液双悬浮轴承的结构特点、单自由度支承系统的受力形式以及控制调节机理。然后，建立了磁液双悬浮轴承单自由度支承系统的数学传递函数，揭示磁液两支承系统之间的耦合特征及影响规律。最后，设计了类前馈解耦控制器及对角阵解耦控制器，并通过Simulink模块对比分析了两种解耦控制器的解耦效果。研究表明：两种解耦控制器均能够有效减小单自由度磁液两支承系统间的耦合程度，但类前馈解耦控制器比对角阵解耦控制器具有更好的稳定性、准确性，更适用于磁液双悬浮轴承单自由度磁液两支承系统的解耦控制。本论文能够为磁液双悬浮系统的稳定控制提供理论参考。     

主动磁悬浮电主轴系统建模与控制参数分析

为实现磁悬浮电主轴的稳定悬浮运行并满足加工精度要求,通过对某型号主动磁悬浮电主轴的结构和控制原理进行研究,在忽略主轴转子磁化和磁漏等非线性因素影响的前提条件下,通过对主轴转子在磁悬浮轴承中的受力分析,建立了磁悬浮轴承的电磁支承力与轴承气隙偏移量及控制电流的表达式,对基于不完全微分PID控制的磁悬浮电主轴系统的临界转速与磁悬浮轴承的电磁刚度进行了定量研究,得到不同PID控制参数下,磁悬浮轴承支承刚度随涡动频率的变化曲线及固有频率随PID控制参数的变化曲线图。研究结果为磁悬浮电主轴控制系统进一步设计使用和分析优化提供了依据。     

基于遗传算法的磁悬浮轴承控制参数研究

研究了单自由度磁悬浮轴承控制中的参数优化问题。在研究磁悬浮轴承的数学模型基础上，采用遗传算法对电压之和为常数控制方案进行了参数优化设计。经仿真和实验表明，本文提出的遗传算法所得参数的控制效果，明显好于设计参数的控制效果。     

磁悬浮系统的基因优化网络控制

分析了单自由度磁悬浮控制系统的构成与数学模型，为了改善控制系统性能，设计了一种基因算法（GA）优化神经网络的智能控制方法。该方法针对普通的BP算法收敛速度慢、容易陷入局部极小值以及网络初始状态对网络性能的影响等问题，提出了用基因算法离线优化网络，并设计了一种双链异或交叉基因算子，改善了基因算法的寻优效率；又结合神经网络的空间逼近能力，对系统做在线的微小修正，该控制方法在较大程度上改善了单自由度磁悬浮系统的鲁棒性、可操作性等性能。     

磁悬浮直线导轨悬浮高度的自适应积分滑模控制

介绍磁悬浮直线导轨这一新型机电进给装置。针对该装置悬浮部分复杂非线性、参数时变、强扰动的特点,应用自适应积分滑模控制方法设计磁悬浮系统恒悬浮高度控制器。自适应积分滑模控制器可以在线实时估计不确定系统的边界值,削弱滑模控制的抖振,减小稳态误差。与PID控制器的仿真对比实验表明,自适应积分滑模控制器具有更好的动、静态特性和鲁棒性。     

基于模糊免疫PID控制的AGC控制系统

针对变截面板簧轧机厚度自动控制系统这一类非线性、时变的复杂系统,利用模糊算法的强鲁棒性以及根据人类免疫系统而设计的免疫算法,提出了模糊免疫PID控制方法.这种控制方法不需要建立控制对象精确的数学模型,是一种具有鲁棒性强、实时性强的智能控制策略.仿真实验证明:在模糊免疫PID控制器的控制下的AGC系统具有了高响应速度,超调量小,抗干扰能力强的响应特性.     

基于神经网络PID的液压位置伺服系统控制的研究

建立精校机电液位置伺服系统的数学模型,针对液压伺服控制系统的非线性和时变性因素,提出了一种基于BP神经网络的PID控制器.该控制器既有经典PID控制算法简单的特点,又有神经网络良好的自适应和抗干扰能力的优点.仿真结果表明,该控制器具有鲁棒性强、超调量小和运行平稳等特点.     

永磁同步电机单神经元PID控制研究

电气传动领域中的被控对象由于具有高阶、非线性、强耦合等特点,采用传统的PID控制方法难以实现精确控制.设计了一种具有自适应、自学习功能的单神经元PID控制器并将其应用于永磁同步电动机矢量控制系统中,利用Matlab/Simulink仿真软件对系统进行了仿真研究.仿真结果表明:采用单神经元控制的调速系统具有更好的起动性能,当负载或电机参数突变时,该系统具有恢复时间短、超调小等特点,表现出了很强的自适应性和鲁棒性,证明所设计的控制器是一种有效的控制器.     

基于内模控制的数控转塔冲床单冲控制器设计与仿真

针对数控转塔冲床被控对象的纯滞后特性,设计一种基于内模控制的数控转塔冲床单冲系统控制器。仿真结果表明:与传统PID控制器相比,内模PID控制器参数整定简单,具有良好的抗干扰性、稳定性和鲁棒性。     

三自由度混合电磁轴承的参数设计与控制系统实验研究

将永磁铁改为插槽式改进了三自由度混合轴承结构。设计系统的控制器,采用现代工业最常用的控制形式——传统PID控制、非线性补偿PID控制以及基于遗传算法的PID控制方法对电磁轴承的控制效果进行比较研究。利用MAT-LAB中的Simulink模块库对所设计的PID控制参数进行调试整定。结果表明:非线性补偿PID控制明显优于传统的PID控制,基于遗传算法的PID控制方法控制效果最优。     

磁力轴承模糊PID控制算法的研究

传统的PID控制器在工业现场得到了广泛的应用,但对于一个比较复杂的磁力轴承控制系统,由于外部条件的变化而使固定参数的PID控制器较难达到理想的控制效果。因此,笔者设计了模糊PID控制算法,其特点是根据现场输入信号的变化,调整相应的控制参数,以达到良好的控制效果。本文通过MATLAB中的SIMULINK插件对模糊控制器和传统PID控制器进行仿真、对比,仿真结果证明了模糊PID控制器的优越性。     

单杆柔性机械臂的轨迹跟踪与末端弹性振动复合控制

针对单杆柔性机械臂末端轨迹跟踪和弹性振动抑制的问题,提出了一种基于奇异摄动法的复合控制方法。采用假设模态法和Lagrange方程推导出柔性臂的动力学模型。基于奇异摄动法将柔性臂的刚柔耦合动力学方程分解成慢变(刚性)和快变(弹性)两个子系统。慢变子系统控制器选择滑模控制和PID控制相结合的方法以抑制控制输入引起的抖振,快变子系统则选择LQR最优控制方法以实现简单的线性状态反馈控制律。数值仿真表明:该方法不仅能实现柔性臂的轨迹跟踪,而且有效地抑制了柔性臂运动过程中的弹性振动。并且,采用滑模控制和PID控制相结合的方法设计的慢变子系统控制,能减少普通滑模控制中的输入抖振,具有更好的控制效果。     

实时控制器PXI-8176在电磁辅助支承试验系统中的应用

本文采用实时嵌入式控制器PXI- 8176 ,在LabVIEW平台下开发设计了一四自由度电磁辅助支承振动实时控制系统。整个系统为分布式控制系统 ,其中PXI - 8176作为实时控制程序的运行平台。实时控制程序主要对转子振动进行快速监测 ,将控制信号传送到电磁执行器以提供需要的附加阻尼和刚度 ,达到减震目的。同时将数据通过网络传送到上微机进行处理 ,并可根据需要通过上微机调整控制程序中的PID参数。整个闭环控制周期被控制在 0 5ms以下 ,测试结果证明该控制系统能够满足转子试验系统的要求     

PID控制在主动控制起落架中的应用

建立了主动控制起落架的数学模型和控制方程，应用主导极点的时域设计法对主动控制起落架中PID控制器进行了设计，并分别对被动式和主动式起落架的输出位移、输出速度、输出力进行了仿真比较分析，仿真结果说明主动控制起落架能降低飞机的冲击载荷和振动响应，降低飞机对跑道的要求。     

基于FPGA的汽车主动悬架模糊自适应PID控制器设计

为改善乘车舒适性,建立1/4主动悬架模型,提出模糊自适应PID控制策略,并基于FPGA平台,应用VHDL语言在RTL级上实现模糊控制。该PID控制器以车身垂直速度的误差及误差变化率作为模糊控制器的输入,根据模糊规则推理,对PID参数进行在线优化,利用MATLAB/Simulink对模糊自适应PID控制器进行仿真。结果表明:具有模糊自适应PID控制器的主动悬架在提高车辆舒适性方面明显优于被动悬架。最后,采用FPGA设计方法,对模糊控制器的主要模块进行设计。     

分数阶控制器在压力机位置伺服控制系统中的应用研究

针对压力机位置伺服控制系统的大惯量、强非线性等问题,提出一种基于分数阶微积分的分数阶PIλDμ矿控制策略,给出了分数阶控制器的数字实现方式.分数阶控制器的分数阶微积分可以增加传统PID控制器的设计灵活性和系统的稳定性.为验证分数阶控制器的控制效果,在Matlab/Simulink下建立了压力机位置伺服系统模型.仿真结果表明:分数阶控制器的控制效果优于传统的整数阶控制器.     

一种用于疲劳及动静载实验的电液伺服控制器研究

电液伺服控制器是风机轴系疲劳实验和动静载实验测试台的重要组成部分。设计了一种基于C8051F060的电液伺服控制器。给出了该控制器的系统结构设计方案,并详细介绍了控制器的硬件设计和软件设计。对常规PID算法和前馈PID控制算法进行了对比分析与研究,并在MATLAB环境下分别对其进行仿真,验证了前馈PID控制的良好动态跟踪性能。最后在实验测试台上测试性能,实验结果表明:该控制器与传统的控制器相比,具有结构简单,控制精度高、控制平稳,动态跟踪性能好等优点,能够满足设计要求。     

基于模糊PID控制的直驱式电液伺服系统研究

介绍了直驱式电液伺服系统的实现方案,并建立了系统的数学模型.将模糊控制和PID控制结合在一起,利用模糊控制对PID控制器参数进行在线调整,结合系统的数学模型进行Matlab/Simulink仿真.结果表明,该控制器提高了系统的动态性能,具有很强的实用性.