基于模糊控制的水下脱险快速加压系统的研究及实现

针对深海快速上浮脱险的工作要求,构建了一种能分别进行注水和注气加压控制的实验系统。基于AMESim仿真平台,研究了带有严重迟滞非线性的先导式气动流量调节阀对系统控制性能的影响,优选了模糊控制策略。通过构建的陆上调试平台,采用模糊控制法,实现了两种快速加压方式的精确控制,验证了通过快速加压实现深海快速上浮脱险的可行性。     

快速上浮脱险加压控制策略研究及实现

为解决大深度快速上浮脱险压力曲线控制问题,设计了一种基于模糊自适应PID控制算法的模拟脱险试验装置气加压系统。对快速加压系统进行了理论分析,采用AMESim+Simulink联合仿真平台进行数字建模。分析了不同控制策略、气动调节阀延迟、阀芯特性和压力测量误差对加压系统控制效果的影响。运用模糊自适应PID控制策略提高了控制系统的动态响应速度、控制精度和鲁棒性,并保持系统的稳定性。计算机仿真试验和模拟脱险装置实物验证试验结果证实了该控制策略的可行性和有效性。     

一种水下脱险快速加压装置的控制实现

针对水下脱险加压装置有快速、准确、安全的要求,通过对其工作特性的分析,设计了快速加压控制系统。基于PID控制算法,结合脉冲补偿法,解决了气动调节阀的迟滞问题,实现了该快速加压系统的高精度控制。     

基于ATmega16的电子血压计设计

针对以往血压计的不足，介绍了一种基于加压方式测量血压，以ATmega16作为控制核心辅以US9111压力传感器的电子血压计设计。采用模糊控制实现测量过程的匀速加压，并运用数字滤波技术提高了测量的精度。     

污水处理过程多变量自适应变论域模糊控制

由于污水处理过程具有非线性、时变性和滞后性的特点，传统控制方法难以取得满意的控制效果。为了实现精确跟踪控制，提出了一种基于自适应变论域模糊控制(adaptive variable universe fuzzy control, AVUFC)的污水处理过程多变量控制方法，实现了溶解氧和硝态氮的底层回路控制。在AVUFC中，根据性能指标设计了基于自适应差分进化算法的伸缩因子调整策略，在线自适应调节模糊控制论域，降低工况变化对控制器性能的影响，提高控制器的动态性能和稳态精度。利用国际基准仿真平台BSM1进行实验验证。仿真结果表明，当入水流量和组分浓度发生剧烈变化时，所提出的自适应变论域模糊控制策略能够通过在线优化模糊规则以快速适应复杂工况；与PID控制、模糊逻辑控制、定式变论域模糊控制等方法相比，自适应变论域模糊控制在平稳性、抗干扰性和瞬态响应能力方面更具优势。     

深海载人潜水器可弃压载与应急抛载系统研究

叙述了可弃压载与应急抛载系统在深海载人潜水器上的应用,介绍了各压载与本体脱离的方法,说明了压载脱离装置是控制潜水器上浮的重要手段。分析了美国“阿尔文”号、日本“SHINKAI6500”号和法国“鹦鹉螺”号潜水器抛弃重物和设备获得浮力实现上浮的工作原理和结构特点。特别阐明“阿尔文”号潜水器通过载人球释放实现紧急上浮以确保人员的安全,归纳总结了可弃压载与应急抛载系统设计中应着重考虑的问题。     

全海深多用途智能捕鱼装置设计研究

基于树莓派3B+与STM32开发板的嵌入式硬件平台,设计了一种结合OpenCV图像识别与自动控制技术的无动力上浮和下潜的全海深多用途智能捕鱼装置,解决了深海捕鱼领域的装备泛机械化及捕获效率低下问题。通过运动检测及Haar特征分类器检测实时识别深海鱼,采用电磁开关控制捕鱼笼闭合机构,使用北斗定位与通信单元和海水采样器等实现水面示位和海水样本采集等功能。实验结果表明装置在自备光源及固定背景的深海条件下可有效识别深海鱼。     

模糊控制在最大功率点跟踪中的应用

通过分析光伏电池的输出特性,指出了光伏系统实现最大功率点跟踪的重要性,并提出了一种基于模糊控制的最大功率点跟踪方法,利用模糊控制算法对非线性系统良好的控制效果,达到了最大功率点跟踪的目的。基于Simulink仿真平台,对提出的跟踪算法进行仿真验证,并与传统的扰动观察法的仿真结果进行对比。仿真结果表明,模糊控制算法具有更好的系统响应特性和稳态特性。     

深海网箱养殖管理系统的设计与实现

深海网箱养殖是我国海洋渔业的重点发展方向。为了促进深海网箱养殖产业的信息化建设,研究了基于深海网箱养殖品种生长模型和投饵模型的智能决策与控制信息系统的设计与实现。该系统对深海网箱养殖环境及关键环节进行实时监控及预警,实现了投喂量与投喂时间的精准控制;为智能网箱辅助设计、智能选型、选址等提供决策支持。为政府提供实时养殖数据统计、为科研机构搭建完整的实验平台、为养殖企业和养殖户提供养殖资讯服务。通过建立深海网箱养殖管理系统,实现了深海网箱养殖全过程数字化管理,使政府、科研机构、养殖企业、养殖户能享受有效、及时的数据流通和共享服务,提高各户的工作效率,为我国开展深海网箱养殖提供先进的信息服务支撑。     

基于SIRM的倒立摆模糊控制器

探讨了倒立摆控制中的一些方法和应用，指出了通常模糊控制规则过于复杂的问题，设计了基于SIRM(单输入规则模块)的模糊控制器，既解决了模糊控制规则复杂的问题，又实现了倒立摆的快速稳定。最后，通过仿真验证了控制系统的效果。     

深海载人潜水器可弃压载与应急抛载系统研究

叙述了可弃压载与应急抛载系统在深海载人潜水器上的应用，介绍了各压载与本体脱离的方法，说明了压载脱离装置是控制潜水器上浮的重要手段。分析了美国“阿尔文”号、日本“SHINKAI6500”号和法国“鹦鹉螺”号潜水器抛弃重物和设备获得浮力实现上浮的工作原理和结构特点。特别阐明“阿尔文”号潜水器通过载人球释放实现紧急上浮以确保人员的安全，归纳总结了可弃压载与应急抛载系统设计中应着重考虑的问题。     

转台伺服摩擦系统模糊滑模控制仿真

滑模控制是一种非线性控制策略,能够根据当前状态实现自适应的变结构运动,能够实现伺服系统的快速响应,并克服低速状态下摩擦力矩的影响。鉴于常规滑模控制有严重的抖振现象,系统通过引入柔性的模糊控制,通过模糊控制算法改变其切换增益,实现不确定项的消除。以直流电动伺服系统为被控对象,建立了其数学模型和摩擦模型,实现了基于切换增益的模糊滑模控制器的设计,软件仿真结果表明论文所设计的滑模控制器能达到较好的控制品质,有效的克服系统抖振,实现系统低速摩擦补偿。     

变论域模糊PI控制的SVG系统建模与仿真

在变压器的二次侧加入无功补偿装置,是提高配电网功率因数的一种重要措施。以用于变压器二次侧的静止无功发生器(SVG)作为研究对象,在传统PI控制与模糊PI控制对比分析的基础上提出了基于变论域模糊控制的PI控制策略。同时,基于MATLAB平台完成了SVG装置的建模。仿真结果表明,所提出的基于变论域模糊控制的PI控制方法能够快速、无超调地跟踪电压设定值,有效地改善了系统的控制性能和瞬时响应性能,从而提高了SVG系统的补偿精度。     

超声电机基于模糊-PI技术的位置控制

通过超声电机的工作原理分析,选定驱动频率作为其速度控制变量。将模糊-PI技术用于超声电机的控制。其中,PI控制在于减小稳态误差,模糊控制旨在实现电机快速定位。为设计模糊控制器,选定位置偏差和转速为其输入变量、驱动频率为其输出变量,并分别以三角、高斯型函数定义了输入、输出变量的模糊子集;根据电机手动操作经验,建立了超声电机模糊控制规则;基于GO-400控制卡构建控制系统,实现了电机控制;实验结果表明模糊-PI技术可实现超声电机快速高精度(偏差≤0.17°)定位。     

变转速液压调速系统转速模糊控制实验研究

针对变转速液压调速系统存在非线性、时变及调速精度低等技术问题,提出液压马达转速模糊控制策略。以伺服电动机驱动定量泵为动力源,设计了模糊控制器,实现了基于Lab VIEW测控平台的以电动机转速为控制量的马达转速模糊控制策略。在典型工况下,对模糊控制和传统PID控制调速系统的动态响应性能及抗负载干扰能力进行了实验对比分析,结果表明:所提方法比传统PID模糊控制具有更好的鲁棒性,且两种控制方式的动态响应特性相近。     

模糊及PID控制在变转速液压动力源流量控制中的应用研究

针对变转速液压系统存在动态响应慢、非线性、控制精度低等问题,特别是负载快速多变时,流量和压力之间产生强耦合,流量控制会出现时变性和不稳定性,采用常规PID控制无法取得理想控制效果。因此结合模糊控制原理,基于LabVIEW测控平台,提出以液压动力源输出流量为控制量的模糊控制策略,对不同典型工况下流量的精确控制进行实验研究,并将液压动力系统在两种控制方法下的动态响应特性、控制精度和稳定性等进行了对比分析评价。结果表明:所提模糊控制策略实际控制效果较好,两种控制方式下的动态响应特性相近,但模糊控制具有更好的鲁棒性。     

快速上浮脱险充气装置可靠性分配及预计

针对潜艇艇员快速上浮脱险充气装置,建立了可靠性模型,采用加权分配法和故障率预计法进行可靠性分配和预计。预先估计了各部件所属的工作环境和状态,为可靠性设计和系统的可靠工作奠定重要基础。     

永磁同步电机的模糊滑模控制

为了实现高性能永磁同步电动机伺服系统快速而精确的位置跟踪控制,在滑模控制策略中引入模糊控制算法,设计了基于模糊规则的滑模控制器;并通过理论分析和控制仿真,证实了模糊滑模控制很好地解决了抖振问题,对参数变化和负载扰动具有很好的鲁棒性,永磁同步电机可获得很好的位置跟踪效果。     

基于模糊控制的水下自航行器着陆策略分析

由于所携带能源总量的限制,目前水下自航行器(Autonomous underwater vehicle,AUV)不能满足长时间海洋环境测量的要求.为了有效地减少能耗,解决AUV工作时间短的问题,提出一种具有变浮力系统、能够着陆坐底的小型AUV.该AUV通过着陆坐底实现定点测量,可以利用有限的能源实现长时间的海洋环境监测.基于此,对AUV的着陆策略进行研究.在对注水自由下沉着陆策略进行分析的基础上,分析水舱注水量与着陆速度、着陆时间以及着陆俯仰角的关系.最终选择控制注水着陆策略作为AUV的水下着陆方案,并基于模糊控制设计着陆控制器.该方法根据AUV距离海底的高度和俯仰角通过模糊推理来控制AUV水舱的注水量,可以使AUV以较短的时间着陆于海底,同时又将着陆速度和着陆俯仰角控制在很小的范围内,满足了AUV安全着陆的要求.仿真和水域试验结果证明了采用该着陆策略的可行性.     

模糊控制在X-Y工作台定位误差测量中的应用

在原有PID控制的基础上引入模糊控制，在线调整PID的控制参数；并在X—Y工作台控制平台的VC＋＋程序中利用Matlab引擎调用它的模糊控制工具箱实现在线模糊控制，提高工作台的定位精度。实验表明该方法可以实现在线模糊控制，且有响应速度快、超调小的优点。