基于MPU6050的双轮平衡车控制系统设计

双轮平衡车是一个高度不稳定两轮机器人,单独使用陀螺仪或者加速度计都不能提供有效而可靠的信息来保证车体的平衡.介绍了以STC12C5A60S2单片机作为核心控制器的双轮平衡车控制系统设计方案,采用MPU6050六轴传感器采集角度和角速度信号,应用卡尔曼融合滤波方式和PID控制算法,以实现双轮平衡车的平衡和简单的直立行走.     

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.     

基于变权新息协方差的自适应卡尔曼滤波器

针对传统卡尔曼滤波器鲁棒性差,无法实时精确跟踪系统突变状态的现实,设计了一款基于变权新息协方差的自适应卡尔曼滤波器。在传统卡尔曼滤波器的基础上,分析了突变状态无法跟踪的缘由;基于滤波发散判据,分析储备系数与均权新息协方差之间的关系,对状态突变程度进行分层;基于Sage-Husa估计原理与加权最小二乘准则,对于不同程度的突变状态,采用实时调整各历元新息协方差权重的策略,优化渐消因子,激活滤波增益,增权量测新息。实例研究表明,自适应卡尔曼滤波器鲁棒性强,能够精确跟踪系统突变状态,其状态收敛速度优于抗差卡尔曼滤波器,稳态精度提升了42.05%。     

四旋翼飞行器的双回路PID控制器的设计与实现

四旋翼飞行器是当今市场的一个新兴且关注度高的研究方向.PID算法当属四旋翼飞行器的核心部分,优秀的PID算法可以实现稳定的悬停和快速的打舵响应.针对传统的单回路PID控制器的不足设计了一种新的双回路PID控制器,结构上分为主回路和副回路,角速度作为主回路,角度作为副回路,副回路的输出量作为主回路的期望值.并在角度姿态的获取上创新的加入了滤波系统,从而使副回路获得的角度曲线更加稳定和平滑,降低了电机的工作温度,提高了控制精度.控制器采用了STM32F103作为控制核心.该款处理器有配套的DSP库,可以实现FIR滤波器,滤波参数确定于MATLAB的FIR设计工具.经过上机实验说明了新的滤波双回路PID系统不仅悬停十分稳定,对于打舵响应十分迅速,而且具备一定的抗外力干扰能力,满足设计需求.     

几种面向弹道目标跟踪算法的性能评估

提出一种非线性滤波器性能的评估方法.在导弹系数未知的情况下,研究二维弹道目标动力学模型,推导相应的Cramer-Rao下界.分析扩展卡尔曼滤波器、无迹卡尔曼滤波器、积分卡尔曼滤波器和容积卡尔曼滤波器,基于推导出的Cramer-Rao下界,通过仿真实验比较这4种非线性滤波的性能.理论与实验结果表明,扩展卡尔曼滤波的实时性能最好,但跟踪精度较差;容积卡尔曼滤波器在跟踪的速度和精度方面都有较好的表现.     

航天器相对视觉／IMU导航量测修正多速率滤波

针对具有单目视觉和惯导组件(IMU)的航天器相对导航问题,研究了以量测信息为修正手段的异速滤波算法.异速滤波也就是多速率卡尔曼滤波器,其中滤波过程被分解为量测更新和时间更新,根据实际情况选取滤波器周期,一般可选取频率较快的系统采样周期作为组合导航系统的滤波周期,根据是否有慢速信息决定在滤波时刻进行时间更新或者量测更新.为增强滤波器对观测信息的适应能力,设计利用量测信息对滤波量测噪声阵和状态估计误差协方差阵进行后验修正.理论分析和数学仿真均表明,基于量测修正的多速率卡尔曼算法能够提高滤波器的数据更新频率,同时改善滤波器的性能,提高导航系统的冗余度.     

改进粒子群算法辨识噪声模型的卡尔曼直接转矩控制

针对感应电机扩展卡尔曼滤波器状态估计中难以获得最优噪声矩阵问题,提出了一种基于改进粒子群算法辨识卡尔曼滤波器噪声矩阵的方法.通过调整粒子觅食策略对粒子群算法进行改进,运用改进算法优化滤波器噪声矩阵,再将优化的卡尔曼滤波器应用于感应电机无传感器直接转矩控制系统中.仿真结果表明,与试探法、标准粒子群算法和自适应粒子群算法相比,改进粒子群算法能够改善卡尔曼滤波器滤波性能,从而提高感应电机无传感器直接转矩控制系统的控制精度.     

基于单片机的无源动态谐波滤波控制器研制

针对电力系统中存在大量谐波污染问题,考虑到有源滤波器价格昂贵,目前主要应用于低压场合,传统无源滤波器存在电容器参数受环境影响导致滤波器偏离谐振点的缺陷,试制了基于可变电抗器的无源动态谐波滤波装置。研制一种处理速度快,实时性高,控制精度高,稳定性好的基于单片机的无源动态谐波滤波控制器,替代原有PLC控制器。该滤波装置能够实时滤除电网中的各次谐波,有效改善供电质量。     

基于模糊控制的舰船组合导航Kalman滤

为了克服舰船组合导航Kalman滤波器对异常量测值处理过于简单(只分为野值、正常值)的弊端,提出在滤波器中加入模糊控制器,以便对不同类型的滤波新息进行判别后加权和处理,从而增强滤波器对野值的适应能力,提高了滤波稳定性和可靠性.     

新型分数阶PID控制器及其仿真研究

提出了一种新的比例、积分、微分PID控制器,将传统的PID控制器的阶次推广到分数领域,它不仅适用于分数阶系统,也适用于整数阶系统,并能取得一些优于整数阶PID控制器的效果.用滤波方法进行分数阶的微积分运算,直接求出传递函数,用Matlab/Simulink构造了PID模型,可直接在其他仿真系统中调用.仿真结果证明了所给方法的正确性.     

基于改进搜寻者优化算法的PID控制

针对传统PID参数整定方法存在精度低、稳定性差,且被控制系统易受噪声影响等缺点,提出一种基于改进搜寻者优化算法(ISOA)的PID控制方法。采用Z-N方法得到的PID参数整定值指导初始种群的产生和个体寻优范围的确定,再引入变异操作方法和个体进化方向引导策略,从而提高PID参数优化精度,并结合Kalman滤波器实现对被控系统中控制噪声和测量噪声的滤波处理。仿真结果表明,与基于标准搜寻者优化算法(SOA)的PID控制方法比较,基于ISOA算法和Kalman滤波器的PID控制,不仅可以获得更优的PID参数,而且能够有效抑制控制过程中的噪声干扰,实现了高精度、强鲁棒性的PID控制。     

基于神经网络的非线性预测自整定PID控制

提出在利用前馈神经网络对非线性系统建模的基础上，对系统输出实现递推多步预测，并且结合自整定PID方法，实现非线性系统控制，神经网络在线辨识时采用学习速度较快的扩展Kalman滤波方法，仿真实验表明了该方法的有效性．     

无刷直流电机控制系统仿真比较

无刷直流电机(BLDCM)是一种多变量、非线性的控制对象,PID控制等传统控制方法难以达到现代工业控制高精度和高性能的要求.以BLDCM作为研究对象,介绍了BLDCM的结构原理,给出了基于传统PID、模糊PID和神经网络PID 3种BLDCM控制系统结构,并在Matlab/Simulink仿真平台上比较了3种BLDCM调速系统的性能.仿真结果表明,模糊PID控制系统的性能相对最优.     

建筑结构基于Kalman滤波器的趋近律离散变结构控制

针对在大型的建筑结构中安装过多的传感器进行主动控制是不切实际的,基于Kalman滤波器具有较准确估计系统部分未知状态的特点,提出一种基于Kalman滤波器的趋近律离散变结构控制方法,对一维地震动作用下建筑结构的振动控制问题进行了研究.以一个三层剪切型结构模型验证了该控制方法的有效性.仿真结果表明:利用Kalman滤波器算法和离散指数趋近律所设计的变结构控制器在系统状态信息不完备的情况下,具有较好的控制效果和鲁棒性.     

PMSM的二自由度PID控制

为了在运动控制系统中实现对传统PID控制的有效改进，提出了针对交流永磁同步电动机的二自由度PID控制算法，给出了一般和简化的二自由度控制器结构图及设计方法.该方法有效地解决了PID控制难以兼顾跟踪性能与抗扰性能的缺陷，使得系统在运行过程中，控制器输出可以保持动态最优.对于小惯性的PMSM系统进行了仿真，仿真结果表明：该方案对系统参数变化和负载扰动具有很强的鲁棒性，并具有良好的动、静态性能.     

大时滞过程的控制方法

时滞系统的控制是控制领域中的研究热点之一.介绍了大时滞系统的特点,全面总结了PID控制、Smith预估控制、达林算法、内模控制、预测控制、智能控制等各种控制方法,分析了各种控制方法的特点、改进方向,以及在大时滞控制系统的应用.最后指出高级控制技术和传统控制方法的结合是未来时滞过程控制的发展方向.     

基于部分反馈的LQG模态半主动控制算法

针对复杂结构半主动控制造价高、难以实现工程应用的缺点,对传统模态半主动控制算法改进并提出基于部分反馈的LQG模态半主动控制算法。算法中设计的Kalman滤波估计器可直接从结构的部分反馈信息对截断模态响应向量进行估计。通过在一安装有MR阻尼器的平板网架结构振动控制数值仿真表明,该算法对外部激励有很好的适应性,控制效果可以接近传统Clipped-optimal半主动控制算法,同时由于控制方程维数和所需传感器个数的降低,将更适合于复杂结构的工程应用。     

煤气压力调节阀的稳压技术研究

构建了调节阀煤气稳压系统,建立了稳压系统的数学模型,并设计了稳压系统的模糊PID(proportion integration differentiation)控制器。在此基础上,根据所建立的数学模型,分别对常规PID控制和模糊PID控制下的稳压系统性能进行了仿真分析。结果表明模糊PID控制器能明显提高稳压系统的控制品质。     

主鳍/襟翼鳍船舶减摇联合控制系统的研究

提出了主鳍／补救翼鳍船舶减摇联合控制系统,并对其进行了控制方案的研究,首先对系统进行了建模,根据水动力数据。采用加权最小二乘对扶正力矩进行线拟合。考虑到随机测量误差和测量的工程可实现性,采用卡尔曼滤波器构成系统的状态估计器,并在此基础上,采用ＬＱＧ控制理论,对系统进行了控制规律的设计。     

继电保护电流测量回路极性检测方法

基于电流原理的继电保护是电力系统应用最广泛的主保护装置,其测量回路异常将直接导致保护设备误动或拒动,是电力系统应尽量预防的高风险事故。极性是保护二次系统电流测量回路的重要特征,但其现有检测方法仍较繁琐复杂,而且常常出现错检漏检事件,从而严重影响电力系统的安全性和可靠性。因此,有必要研究更为简易可靠的极性检测措施以确保电流测量回路极性的正确性。为此该文定义了广义变比,建立了继电保护电流测量回路极性辨识模型,分析了测量回路综合误差对极性监测的影响,并得到了测量回路极性故障判据。仿真分析验证了该方法的有效性。