空间组网光通信粗跟踪系统的模型预测控制

针对一对多组网光通信粗跟踪伺服控制系统,通过解析法和正弦扫频辨识建立了粗跟踪系统的模型,然后依据数学模型设计了模型预测控制器(MPC),进行了与比例-积分-微分(PID)控制器的对照实验。实验结果表明MPC控制器能以10μrad的误差跟踪0.1 Hz的正弦信号,跟踪精度是PID控制器的两倍。在叠加了50 Hz,幅值1.8 m随机噪声的情况下,MPC控制器的最大稳态跟踪误差为55μrad,只有PID控制器最大稳态跟踪误差的一半。并且在运动平台的粗跟踪实验中,MPC控制器的稳态误差最大为15μrad,PID控制器的稳态误差最大为25μrad。表明MPC控制器可以有效提高一对多光通信粗跟踪控制效果。     

基于模型预测控制的大口径快摆镜随动系统

为了满足地基大口径望远镜精密稳像系统的需求,对大口径快摆镜(FSM)的控制方法进行了研究。为了解决三促动器FSM的运动解耦为系统辨识带来的困难,通过解析法和系统辨识法相结合建立了FSM的传递函数模型。依据该模型,设计了PID控制器与模型预测控制器(MPC),采用仿真和实验两种方式比较了两种控制器的效果。仿真结果表明,在受到阶跃扰动后,MPC控制器的恢复速度是PID控制器的45倍。在50 Hz正弦信号下,由于FSM的大惯量特点,PID控制器有严重的时滞,而MPC控制器能以1.224×10^-6″的误差稳定跟随。在噪声抑制方面,对实时加入10%幅值噪声的随机信号,MPC控制器的噪声抑制效果是PID控制器的13.3倍。实验结果表明,MPC控制器能以0.430″的误差稳定跟随50 Hz正弦信号,其跟踪精度是PID控制器的3.212倍,采用MPC控制器的快摆镜能满足快摆镜高带宽和高精度的需求。     

基于模型预测控制的谐振式无线电能传输系统

近年来无线电能传输以安全、便捷等优势被广泛应用,针对磁耦合谐振式无线电能传输系统输出的可靠性和灵活性问题,采用广义状态空间平均法建立模型,利用模型预测控制器调节输出电压。通过模型仿真,将模型预测控制器与传统PID控制器、模糊PID控制器对设定值的控制效果以及跟踪效果进行对比,结果表明,模型预测控制器输出更为平滑,调节时间更短,控制精度更高,超调量更小,能够很好地达到设定值,且跟踪效果更为稳定。     

新型风力发电机组液压变桨距系统的研究

分析了一种新型风力发电机组液压变桨距系统的结构和工作原理。由于该变桨距系统在关桨和开桨时液压回路不同,因此对关桨和开桨两个过程分别进行建模。在此基础上,在Matlab／Simulink环境下建立了系统仿真模型,并得出了系统正弦响应曲线。仿真结果表明所建模型的正确性,并得出系统在关桨和开桨过程时应采用不同控制策略的结论,为以后工程设计提供了初步参考。     

舰船尾流激光探测跟踪方法与试验

舰船尾流激光探测跟踪是水下航行器对舰船进行探测、识别、跟踪的新手段。论文基于舰船尾流分布特性、气泡目标特性,采用蒙特卡洛仿真方法,实现了多尺度、宽数密度、大厚度舰船尾流气泡群的后向散射回波信号特性仿真,得到了水下航行器载激光探测系统在搜索、跟踪阶段信号的变化趋势,以及不同目标舰船的激光后向回波信号变化强度,可有效模拟激光探测系统对舰船尾流目标特性的真实跟踪状态。对于大型船只,当激光探测系统位于尾流之下时,航行器距舰船目标越近,尾流气泡激光回波越强,脉冲宽度展宽幅度越大;当激光探测系统位于尾流之中时,航行器距舰船目标越近,尾流气泡激光回波越弱,脉冲宽度变窄幅度越大。探测系统位于尾流之下时与探测系统位于尾流之中时,信号变化相反。小型船只信号变化趋势基本与大型船只保持一致,但尾流激光探测回波强度变低。开展了湖泊环境下船舶尾流激光探测跟踪试验,当探测系统在尾流之下时,大型船只尾流激光回波信号信噪比高,小型船只尾流激光难以检测。探测系统位于尾流之中时,大小船只尾流激光探测系统都可实现有效探测。论文可为舰船尾流探测实际工程应用提供支撑。     

基于模糊自适应PID控制的速度调节器设计与仿真

针对异步电动机非线性的特点,考虑到传统PID控制难以对其进行有效的控制的问题。文中设计了一种模糊自适应PID控制器,并将这种控制器应用到系统的转速调节的环节中。利用Matlab的Simulink工具搭建了模糊自适应PID控制的异步电机的仿真模型。仿真实验结果证明了设计的优越性,模糊自适应PID控制下的系统超调变小,反应速度变快,与原先的PID控制方式相比提高了系统的稳定性、动态响应性能以及鲁棒性能。     

基于模型预测控制的无人驾驶车辆纵向跟车控制研究

为提升自适应巡航系统(adaptive cruise control, ACC)在纵向跟车工况下的安全性及乘车舒适性,基于模型预测控制(model predictive control, MPC)设计了面向无人驾驶车辆的跟车控制器,并在Matlab/Carsim联合仿真平台中搭建仿真模型,对该控制器在纵向跟车工况下的有效性进行验证,仿真结果表明：基于MPC的控制器可以使车辆在纵向跟车工况下实现稳定速度跟随并保持安全车距,同时车辆的实际加速度与期望加速度一致,能够保持在舒适范围内。     

异步电机的模糊PID矢量控制

为了提高异步电机转速性能,文章在原矢量控制系统的基础上,将传统的转速PID控制器转换为模糊自适应PID控制器,然后利用Matlab/Simulink搭建了一种基于三相异步电动机转速控制的模糊PID系统,并分别使用常规PID控制器与模糊PID控制器进行控制。仿真结果表明,采用模糊控制能使系统取得较好的控制性能并具有较强的鲁棒性。     

预测模糊PI控制的反激变换器设计与仿真

针对传统控制技术应用于反激变换器时控制精度低、超调大等问题,提出一种预测模糊PI控制策略。在对反激变换器进行频率响应分析、PI和PID补偿分析的基础上,进而分析变换器的非线性特性。基于模糊PI控制提高系统的控制精度,同时引入单值模型预测算法改进模糊PI控制器的输入,最大限度地减小相位滞后的影响。Simulink仿真验证结果表明,相比于PID控制模式,该系统的稳态误差控制在0.55%左右,动态调节时间为0.02 s,超调量几乎为零。仿真结果验证了控制策略的性能。     

基于改进MPC的UPS系统三相逆变器控制策略研究

带输出LC滤波器的逆变器控制在需要高质量电压要求的不间断电源系统应用中具有特殊的重要性,本文采用模型预测控制（MPC）对三相逆变器进行电压控制。控制器使用系统模型来预测给定电压矢量序列直到某个时间范围内变量的行为,然后使用成本函数作为选择开关状态的标准,且开关状态将在下一个采样间隔期间应用。本文从THD和稳定时间等方面考虑不同的预测步数对达到稳态运行的影响,利用MATLAB/Simulink仿真工具,给出了一个预测步骤的MPC和两个预测步骤的改进MPC的仿真结果,并对不同预测步骤下的MPC进行了比较。结果表明,改进的MPC改善了非线性负载的THD,使其在不同电阻负载下保持恒定。此外,对于各种线性和非线性负载,达到稳态时间可视为常数。     

基于萤火虫算法的PID参数优化方法研究

针对传统的PID参数整定方法越来越费时且难以满足控制要求的问题,提出一种采用萤火虫算法来优化PID控制参数的方法,设计了基于Simulink的参数优化模型,并进行仿真计算。结果表明,利用萤火虫算法优化PID控制器参数的阶跃响应响应时间短,基本没有超调,跟踪过程较平稳,仿真结果证明将萤火虫算法应用于PID参数优化是切实可行的。     

自适应模糊PID控制的太阳光跟踪伺服系统

针对太阳光跟踪伺服系统中应用的传统PID控制过程中的一些问题,本文通过对自适应模糊PID控制系统的分析,设计了双轴跟踪伺服系统自适应模糊PID控制器,并在Simulink环境中建立方位角跟踪传动机构仿真模型且完成仿真。仿真结果表明,太阳光跟踪伺服系统自适应模糊PID控制器较传统PID控制器具有较强的稳定性、适应性与鲁棒性,这在太阳光跟踪伺服系统控制领域具有重要的实用价值与应用空间。     

多层压电执行器输出位移的模糊神经元PID控制

为了提升压电执行器输出位移的性能,该文采用模糊神经元比例、积分、微分(PID)控制器对其输出位移进行控制。首先,分析了压电悬臂梁执行器机电特性,搭建其动力学模型;其次,将模糊算法、神经元、PID三者相结合,设计出一种能快速、精确、抗干扰能力强的控制器;最后,对压电悬臂梁执行器控制系统进行了仿真,并通过实验验证了该控制器的性能。结果表明,压电执行器对5 μm阶跃目标位移的响应时间为0.3 s,且无超调,稳态误差中线由无控制时的0.57~0.66 μm减小为几乎为0;在跟踪由正弦信号、常值信号、斜坡信号所组成的目标位移时,跟踪误差几乎为0。该文所设计控制器可消除压电执行器的定位误差,并使其具有抗干扰能力强,响应迅速,无超调量等优点。     

基于跟踪微分器的非线性PID控制器设计

文章介绍了基于跟踪微分器的非线性PID控制系统,并做癌算法仿真。仿真结果表明,跟踪微分器具有较好的滤波特性,并且基于跟踪微分器的非线性PID控制器,在噪声扰动下,体现了较强的抗噪声能力,并可无超调的跟踪原始信号。     

自适应模糊PID在温度控制中的应用

温度控制具有非线性、大惯性、时变性等特点,常规PID控制和常规模糊控制还不能使温度的控制达到理想效果。设计一种自适应模糊PID控制器,该控制器在大偏差范围内采用模糊控制,根据偏差和偏差变化的需要实时调整PID参数,小偏差范围内采用PID精确控制。介绍自适应模糊PID控制器的构成和原理,并利用Matlab／Simulink和模糊逻辑工具箱对其进行仿真,仿真结果表明,这种自适应PID控制器既具有模糊控制灵活、响应快、适应性强的特点,又具有PID控制精度高的特点,改善了温度控制的效果。     

一种带有避障功能的无人车轨迹跟踪控制器设计

基于模型预测控制(model predict control,MPC)设计了一种带有重规划层的无人车轨迹跟踪控制器,用于实现带避障功能的轨迹跟踪。假设在有限的地平线上有一条存在障碍物的已知轨迹,为了规避轨迹上的障碍物,设计了一种轨迹重规划层+预测控制层的双层轨迹跟踪系统。首先接收到在障碍物信息后,在重规划层中借助无人车的点质量模型预测局部参考轨迹;然后控制层控制前轮转向,完成对局部轨迹的跟踪,避开障碍物。并在CARSIM/SIMILINK模型环境中对设计的控制器进行仿真实验,验证控制器在不同速度下对障碍物规避和期望轨迹跟踪的有效性。     

基于LADRC技术的光伏MPPT控制策略研究

光伏系统的输出功率因受到外部干扰而发生改变,为了保证光伏系统在最大功率点运行,降低因外部干扰导致的输出功率损耗,提出一种基于线性自抗扰技术的最大功率点跟踪(Maximum Power Point Tracking, MPPT)控制器。针对传统PID控制器在抗干扰能力上的不足,提出的新型MPPT控制器通过预测干扰并事先给出干扰补偿的方法,降低外部干扰对光伏系统输出功率的影响,提升系统动态响应速度。提出了根据直流母线电压U_o搭建线性自抗扰控制器的方法,并分析其小信号模型。在MATLAB/Simulink中分别搭建了基于PID的MPPT控制器和基于线性自抗扰技术的MPPT控制器,对比干扰下的两种控制器仿真结果,表明新型MPPT控制器抗干扰能力更强,功率损耗降低且在稳态值附近振荡较小,证明了该控制器的可行性和有效性。     

基于误差状态方程的采煤机滚筒最优控制调高技术的研究

针对采煤机传统PID调高技术控制滞后和跟踪性能较差的问题，文中提出一种基于误差状态方程的最优控制调高技术，以改善采煤机滚筒调高的响应速度和跟踪性能。首先建立采煤机调高控制系统的数学模型；其次为便于处理，将数学模型转化为状态空间方程，利用最优控制方法对状态空间方程进行处理，得到采煤机滚筒调高的最优控制器；再根据当前和过去的已知信息对系统进行反馈补偿，改善系统的动态性能。为验证最优控制调高技术的有效性，在Simulink中搭建最优控制仿真模型和传统PID仿真模型，进行阶跃响应和路径跟踪实验。结果表明，与传统PID控制相比，所提方法响应速度更快，路径跟踪性能较好，可为提高自动化采煤技术中采煤机滚筒调高控制智能化水平提供理论支持。     

机载光电跟踪系统的模糊PID控制

为了提高机载光电跟踪系统的控制性能,提出了一种模糊自适应PID控制算法。首先,针对机载光电跟踪控制系统的特点,建立了被控对象的模型。接着,对机载光电跟踪系统模糊PID控制器的设计进行了详细介绍。最后,利用经典PID控制、模糊控制、模糊PID控制3种算法对机载光电稳定跟踪系统进行仿真比较。仿真结果表明模糊PID控制算法较之前两种算法具有响应快、超调量小、抗干扰能力强、稳态性能好等优点,对机载光电跟踪系统具有较好的控制能力。     

红外搜索跟踪系统伺服机构模糊-PID控制器设计及仿真研究

针对红外搜索跟踪系统中伺服机构常用的PID控制方法参数不易整定的缺点,将模糊控制和PID结合起来,构造一种模糊-PID控制器,使PID参数能进行在线调整,通过MATLAB下的仿真,从仿真结果中得出结论:模糊-PID比传统PID控制器具有更好的动态响应品质.响应时间、超调量、稳态精度及动、静态性能都得到了很大提高.从而验证了其有效性及实用性.