性能函数约束下的动力定位船轨迹跟踪控制

针对动力定位船的轨迹跟踪中经常涉及到控制偏差较大和跟踪误差无法估计的问题,本文提出了一种预设性能函数的约束控制方法。首先建立了三自由度简化的动力定位船运动学和动力学模型,根据模型特性设计了基于预设性能函数的反步自适应控制器,该控制方法能够保证动力定位船在执行轨迹跟踪任务过程中的暂态性能和稳态性能满足控制指标要求。然后通过Lyapunov稳定性判据,证明了满足预设性能前提下的系统稳定性并且能够快速收敛到平衡点的微小邻域内。实验结果表明:此方法减小了轨迹跟踪误差的超调量,保证了轨迹跟踪误差始终在预先设定的约束范围内。     

挠性航天器预设性能自适应姿态跟踪控制

为研究存在外界干扰及未建模动态的挠性航天器姿态跟踪问题,提出了一种基于预设性能方法的自适应姿态跟踪控制策略.预设性能方法利用性能函数和一种误差变换方式,将系统的跟踪误差限制在预先设定的约束范围内,以保证系统响应具有期望的超调、收敛速度以及稳态误差.采用径向基函数(RBF)神经网络来处理由干扰和附件挠性振荡产生的模型未知动态.考虑到存在未知的神经网络逼近误差,为减小控制参数选取的保守性,进一步对逼近误差的上界进行自适应估计.结合权值和逼近误差上界的自适应律,设计了预设性能自适应姿态跟踪控制器.仿真结果表明,使用本方法可以有效补偿干扰及挠性振动所产生的影响,同时使姿态控制系统获得快速平稳的动态过程和给定的稳态跟踪精度.与未采用预设性能的方法相比,所提出的方法在收敛速度、跟踪精度与振荡抑制效果等方面均具有较明显的优势,并且对控制器参数选取的依赖性更低.     

两自由度机械手臂的交叉耦合模糊逻辑控制

针对两自由度机械手臂难以建立数学模型的问题,提出了一种交叉耦合的两级控制系统.利用MATLAB Simulink对建立的交叉耦合模糊逻辑控制器的性能进行了模拟仿真,并与传统的PID控制器、基于遗传算法优化的PID控制器进行对比分析.结果表明:搭建的交叉耦合模糊逻辑控制器对立臂转角和悬臂转角阶跃响应的稳定时间分别为0. 05和0. 12 s,该控制器具有较高的控制精度和收敛速度,在控制稳定性、响应速度和超调量等方面的性能均明显优于其他算法,对两自由度机械手系统具有优异的控制性能.     

AC PMIG电源动态性能

ACPMIG弧焊电源由一次全桥逆变电路、二次推挽逆变电路以及电流控制系统、电压控制系统构成.焊丝熔化及熔滴过渡由脉冲电流控制实现,要求电流控制系统具有很高的动态响应速度以及抗干扰性能.利用计算机辅助分析及设计的电流控制系统,其输出100A的阶跃响应的最大超调量2 2554%,峰值时间0 0013s,上升时间5 8602×10-4s,2%误差带的调节时间0 0014s,稳态误差0.应送丝速度及电弧电压控制的需要,设计的电压控制系统,其输出电压10V阶跃响应的最大超调量5 9358%,峰值时间0 0164s,上升时间0 0045s,2%误差带的调节时间0 0543s,稳态误差0.弧焊电源输出电流电压的动态性能满足焊接工艺控制的要求.     

串联机械臂的仿PD关节位置跟踪控制

针对两连杆串联机械臂,设计一种仿PD关节位置跟踪控制系统,实现了机械臂两关节角位移的定点控制。在传统PD控制器的基础上引入S型曲线函数,在忽略重力和摩擦力作用的情况下,提高了关节角位移的收敛速度,而且传统PD控制中需要的较大初始力矩有了一定程度的降低。依据李雅普诺夫稳定性理论说明了所设计系统的渐进稳定性,并通过仿真验证了所提出方法的有效性。     

基于PAC的在线模糊自适应PID控制器设计

PID控制适合用于已知精确数学模型的被控对象,具有稳态误差小等特点.模糊控制不需要被控对象的数学模型,响应速度快,但是有静差.将这两种控制技术相结合,设计一种模糊自适应PID控制器,具有响应速度快、稳态误差小的特点.采用上位机和PAC结合,上位机中的iFIX组态软件利用OPC技术和MATLAB软件中的模糊控制器通讯,把实时值和设定值送给模糊控制器,同时把模糊控制器的输出(比例系数、积分系数和微分系数)送回PAC,在PAC中根据PID算法计算控制量,由PAC控制被控对象,实现在线模糊自适应PID控制.对水箱液位进行控制的结果表明,采用在线模糊自适应PID控制器后,控制系统的响应速度加快,无超调,具有较好的稳定性和鲁棒性.     

热电偶校验炉程序升温装置的智能PID控制研究

针对具有较大的滞后性、非线性和时变性特点的热电偶校验炉对象，常规方法难以达到良好的控制效果，结合模糊专家系统控制器与PID控制器，提出了一种智能PID控制器结构．它具有PID控制器的参数在线白整定和直接控制型模糊控制器的功能，既保持了模糊控制灵活而适应性强的优点，又具有常规PID控制器的动态跟踪品质好和稳态精度高的特点，解决了热电偶校验炉的控制问题．仿真结果表明：智能PID控制方案是可行性的、有效的，与常规PID控制器相比，系统的响应速度提高了、超调量减少了．     

基于环境参数估计的月季采摘柔顺抓取研究

为了降低抓持力控制偏差,从而避免机器人柔顺抓取系统在采摘过程中损伤月季花梗,在传统阻抗控制基础上引入环境参数估计实现柔顺抓持力控制。通过梯度下降法在线估计弯曲刚度并修正参考位置以降低抓持力稳态误差。在MATLAB/Simulink中进行抓取系统仿真。结果表明：所使用的改进阻抗控制算法相对于传统阻抗控制算法能有效减小稳态误差,11个不同刚度参数花梗的抓持力上升时间都在0.42 s以内、超调量在20%以内。最后,实验验证了系统能实现低稳态误差的抓持力控制,能满足月季采摘的要求。     

四自由度机械臂的模型参考自适应双重控制

对于参数存在较大不确定性的系统,自适应控制存在的主要问题是在快速调节过程中过渡过程出现大的超调量.为了解决多关节机械臂在运动过程中转动惯量变化较大的问题,分析了基于确定性等价原则的自适应控制器和谨慎控制器的局限性,提出了一种模型参考自适应双重控制算法,并将其用于机械臂的位姿控制.三种控制算法的仿真和实验研究表明,双重控制器的控制性能优于基于确定性等价原则的自适应控制器和谨慎控制器的性能.     

直流电机调速系统模糊控制仿真分析

在MATLAB环境下使用模糊逻辑控制方法对直流电机的调速系统进行仿真分析.设计的模糊控制器以电机的转速偏差及转速偏差率为输入,输出量用于控制斩波调速时的导通角.仿真结果表明该调速系统能有效地抑制超调现象,提高系统的响应速度和稳态性能.     

基于模糊控制的永磁同步电机调速系统仿真研究

通过对永磁同步电机的数学模型的分析,结合矢量控制原理,建立永磁同步电机矢量控制调速系统仿真模型,针对被控对象的的非线性,强耦合,参数时变等特性,引进模糊控制策略,并设计模糊自适应PID控制器应用其中,以验证控制方法的有效性。仿真结果表明,与传统PID相比,模糊PID具有响应速度快,超调量小,抗扰能力和鲁棒性强等优点,能够更好的提高永磁同步电机的调速性能。     

锻造操作机大车行走机构的单神经元自适应PID控制

为了解决锻造操作机在运送锻件过程中因惯量较大原因引起的响应滞后问题,通过建立锻造操作机大车行走机构动力学模型,提出了单神经元自适应PID控制算法.对锻造操作机大车行走机构单神经元自适应PID控制模型进行仿真.仿真结果表明:采用单神经元自适应PID控制时,超调量低于3s,小于传统PID临界超调量;大车在3s之后达到匀速运行状态,大车行走机构响应加速度达1 000mm·s-2,速度调整误差为±5mm·s-1,大车行走重复定位误差小于±10mm.     

Anti-Windup Control Strategy of Drive System for Humanoid Robot Arm Joint

To address the problems of torque limit and controller saturation in the control of robot arm joint,an anti-windup control strategy is proposed for a humanoid robot arm,which is based on the integral state prediction under the direct torque control system of brushless DC motor.First,the arm joint of the humanoid robot is modelled.Then the speed controller model and the influence of the initial value of the integral element on the system are analyzed.On the basis of the traditional anti-windup controller,an integral state estimator is set up.Under the condition of different load torques and the given speed,the integral steady-state value is estimated.Therefore the accumulation of the speed error terminates when the integrator reaches saturation.Then the predicted integral steady-state value is used as the initial value of the regulator to enter the linear region to make the system achieve the purpose of anti-windup.The simulation results demonstrate that the control strategy for the humanoid robot arm joint based on integral state prediction can play the role of anti-wind-up and suppress the overshoot of the system effectively.The system has a good dynamic performance.     

基于PLC的PID-模糊控制算法在水箱液位控制系统中的应用

介绍了将模糊控制与PID控制相结合,进行双容水箱液位控制,并用西门子S7-200PLC加以实砚的方法.采用该方法,系统能根据偏差的大小自动改变控制量的大小,既可以解决系统非线性的问题,又可以快速、准确地达到控制目的.用PLC进行程序设计有实现方便,修改容易,可靠性高的优点.从运行曲线可以看出系统采用PID-模糊控制器后响应速度加快,调节时间缩短,调节过程更平稳,同时能消除稳态偏差.     

基于Fuzzy-PID智能车舵机控制系统

为提高智能车舵机的响应速度,分析了智能车控制系统的特点以及应用常规模糊控制器进行控制的局限性,提出了模糊PID控制算法.推导出模糊PID控制器消除稳态误差的原理,并介绍了模糊PID控制器的设计方法.实验结果表明,模糊PID控制器既能消除稳态误差,又有很强的鲁棒性,对于具有非线性和迟滞性特点的智能车舵机控制系统具有良好的控制性能.     

机器人的一种鲁棒控制方法

通过对一个三自由度机械手分别采用PID和PDFSV控制 ,介绍PDFSV方法在机器人位置控制中的运用 .改变被控对象各阶系数和加阶跃和正弦干扰仿真 ,并对其进行理论分析 .结果表明 :该控制方法设计简单 ,响应速度快 ,且无超调 ,其控制形式适合机器人的需要 ,其良好的鲁棒性可以弥补机械手的非线性因素和关节间耦合作用 .只需位置、速度反馈信号就能完成对位置、速度和加速度的控制 .同时控制中计算量小也有利于其实际运用     

基于增量式数字PID的汽油机怠速控制研究

在深入研究增量式数字PID控制技术基础上,针对所研究的吉利MR479Q四缸四冲程汽油机,设计了怠速控制硬件驱动电路,并给出了增量式数字PID怠速控制用于自行开发发动机管理系统(EMS)的具体实现方案,通过台架试验利用工程整定方法对其控制参数进行了整定,优化系统阶跃响应特性.整定后的数字PID怠速控制系统阶跃响应速度快、超调小,稳态误差合理,并对突变载荷具有较强适应能力,最大超调在±50r/min以内,稳定时间10～15s,稳态误差在±20r/min以内,基本满足汽油机怠速控制系统要求.     

Integrated Optimal Model of Structure and Control of the Single Arm Manipulator

Inthemodernmechatronicalsystem,moreand morestringentperformancerequirementsarepro posedinadvancedapplication.Theyresultinasitua tionwherecontrolsystemsinteractwiththeflexibili tyofthestructure.Thisisespeciallytrueforthehigh precisionmechatronicalsystem,suchastheindustrial robot,devicesformicroelectronicmanufacture,disc drive,etc.Inthesesituations,itisessentialtoinves tigatecarefullytheinteractionbetweenthecontrol systemandthemechanicalstructure.Since1990s,anumberofstudiesonintegrated structure…     

Intelligent PID controller based on ant system algorithm and fuzzy inference and its application to bionic artificial leg

A designing method of intelligent proportional-integral-derivative(PID) controllers was proposed based on the ant system algorithm and fuzzy inference. This kind of controller is called Fuzzy-ant system PID controller. It consists of an off-line part and an on-line part. In the off-line part, for a given control system with a PID controller,by taking the overshoot, setting time and steady-state error of the system unit step response as the performance indexes and by using the ant system algorithm, a group of optimal PID parameters Kρ, Ti^* and Td^* can be obtained,which are used as the initial values for the on-line tuning of PID parameters. In the on-line part, based on Kρ, Ti^* and Td^* and according to the current system error e and its time derivative, a specific program is written, which is used to optimize and adjust the PID parameters on-line through a fuzzy inference mechanism to ensure that the system response has optimal transient and steady-state performance. This kind of intelligent PID controller can be used to control the motor of the intelligent bionic artificial leg designed by the authors. The result of computer simulation experiment shows that the controller has less overshoot and shorter setting time.     

可重构机械臂模糊神经补偿控制

由于可重构机械臂的动力学系统中存在大量的不确定性,导致PID等传统的控制器无法实现精确的位置控制。作者在基于精确模型PD控制的基础上,提出了模糊神经控制算法辨识补偿结构、非结构不确定性。通过模糊神经控制器融合了模糊逻辑和神经网络的各自优势,实现了可重构机械臂轨迹跟踪的有效的补偿控制。基于牛顿-欧拉的几何方法,推导了n连杆可重构机械臂的动力学方程,该方法相对于其他形式的动力学方程,计算量小、通用性强。最后以RRP(Revolute-Revolute-Prismatic)三连杆机械臂为例研究设计了可重构机械臂的控制器,并且通过仿真验证了算法对轨迹跟踪的有效性。