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.     

永磁直线同步电机的模糊自适应分数阶PI~λD~μ控制

分析永磁直线同步电机的数学模型。针对永磁同步直线电机(PMSLM)强耦合、非线性的特点,把整数阶PID控制扩展到分数阶,用Oustaloup递推算法对分数阶微分算子sv进行拟合,用分数阶PIλDμ控制代替常规PID控制并与模糊控制相结合,提出一种模糊自适应分数阶PIλDμ控制器,利用模糊逻辑实现分数阶PIλDμ控制参数的在线调整。并对该控制算法进行仿真研究,仿真结果表明:该控制算法具有较好的动态稳定性和跟踪性能,对外界干扰具有较强的鲁棒性。     

基于分数阶PID的宏微复合驱动器宏动控制策略

针对宏微复合驱动器控制系统中存在定位误差大和调节时间长的问题,提出了一种基于次最优分数阶PID的控制策略。简述了宏微复合驱动器结构及工作原理,并基于电磁驱动原理建立了宏动部分数学模型;设计了分数阶PID控制器,并采用遗传算法和次最优的方法对控制器进行参数整定;通过数值仿真和实验验证了分数阶PID控制器的有效性。结果显示,采用分数阶PID控制器相较于传统PID控制器在5 mm以及更大定位行程中位移超调量下降超过57%,调节时间减少超过24%,且行程越大驱动器采用分数阶PID控制器控制效果越明显。研究结果表明,分数阶PID控制器在宏微复合驱动器宏动系统中的控制效果明显优于传统PID控制器。     

电液伺服系统的分数阶PID控制研究

针对三阶电液伺服系统,提出了一种新的PID控制器,把传统的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,可直接在其它仿真系统中调用.仿真结果证明了该方法的正确性.     

分数阶PID在基于Internet的液压位置实时控制系统中的应用研究

介绍基于Internet的液压位置实时控制系统的概念及挑战。针对基于Internet控制系统中的时延问题,提出对液压位置实时控制系统采用分数阶PID控制方法,并利用MATLAB/Simulink与AMESim的联合进行仿真研究,又采用MAT-LAB/XPC开展实验验证。仿真与实验结果表明:采用分数阶PID控制方法可以有效地补偿网络时延对液压位置实时控制系统造成的影响,且鲁棒性与控制效果明显优于整数阶PID控制方法。     

基于分数阶控制器的电液伺服系统位置控制的研究

为了适应电液伺服系统的非线性特征,提高它对期望位置跟踪的准确性,提出基于分数阶控制器的电液伺服系统位置控制方法。在对电液伺服系统进行建模的基础上,分析其工作过程,并得出伺服阀内流量的连续方程以及活塞的运动方程,建立了电液伺服系统中伺服阀的一阶模型。通过分析PID控制器,构建了鲁棒性能较好的分数阶控制器,加入了调节参数,以更好地调节控制系统的动态特性。采用遗传算法对分数阶控制器的相关参数进行调整,使其能够更好地适应电液伺服系统的非线性特征,从而控制电液伺服系统准确地对期望位置进行跟踪。实验中利用设计的分数阶控制器对阶跃以及正弦期望位置轨迹进行跟踪,以测试其控制性能。从测试结果可见:相对于粒子群控制器,采用分数阶控制器跟踪阶跃和正弦期望位置轨迹时,产生的最大超调率分别减少了7.56%和8.75%,说明设计的分数阶控制器能够较好地控制电液伺服系统对期望位置轨迹进行跟踪。     

直驱力矩电机变负载控制方法研究

直驱力矩电机在运动过程中受到齿槽转矩、力矩脉动等固有特性的影响会产生位置误差,在受到变负载影响时,精度会进一步下降。为减小位置误差,采用分数阶滑模控制方法,建立分数阶滑模-直驱力矩电机和PID-直驱力矩电机模型;采集凸轮加工中的力矩,作为变负载数据输入模型进行仿真。结果表明：相比于PID控制方法,分数阶滑模控制方法位置精度提高约25%,快速性提高约35.48%;分数阶滑模控制方法可以提高直驱力矩电机的控制精度。     

双缸四柱液压机同步控制系统的研究

针对某双缸四柱液压机位移同步控制的功能要求,设计一种可以实现双缸四柱液压机位移同步控制的液压系统。结合双缸四柱液压机位移同步控制方法与策略,提出采用能满足系统稳定性和鲁棒性要求的分数阶PID控制策略对其进行位移同步控制。运用AMESim和Simulink对双缸同步液压系统进行建模,对比分析了分数阶PID与常规PID对液压缸运动控制的动态效果,得到了该液压系统中液压缸活塞杆位移、速度等曲线。仿真结果表明:分数阶PID控制器具有较强的抗干扰能力和较好的鲁棒性,验证了所设计的双缸四柱液压机位移同步控制的液压系统具有良好的工作性能。     

基于ASGSO的数控机床进给伺服系统分数阶控制

为满足数控机床对加工精度的要求,针对交流永磁同步电机驱动的进给伺服系统在不同工况下存在的扰动、摩擦、变负载、惯性力矩等非线性问题,设计一种自适应步长的萤火虫算法(ASGSO)优化的分数阶PID控制器(ASGSO-FOPID)。FOPID控制器相比传统控制器动态性能突出,能够对非线性环节进行更好的控制。利用ASGSO算法全局搜索能力,获得最优数控机床进给伺服系统分数阶PID控制器参数。建立数控机床进给伺服系统模型,分别采用PSO-FOPID、状态转移STA-FOPID、ASGSO-FOPID控制进给伺服系统进行对比。仿真和实验结果表明：提出的ASGSO-FOPID控制器具有跟踪速度快、抗干扰能力强、精度高等优点,该方法能够有效地提高数控机床的定位精度和加工精度。     

基于改进模糊控制算法的分数阶控制器设计

针对模糊规则层节点数量较多导致分数阶控制器控制精度和控制灵敏度较低的问题,设计基于改进模糊控制算法的分数阶控制器。采用区间二型模糊逻辑系统,利用该系统的降阶流程对集合实施解模糊化,计算适合的切换点,减少迭代次数。在此基础上,利用改进径向基函数模糊神经网络算法结构,将原有的3层前件网络增加至4层,并逐层修正它与后件网络的参数,提升权值作用,实现最优控制。结果表明：该控制器阶跃响应曲线平滑,控制温度稳定,与目标温度相差仅0.01 ℃;超调量仅为1.3%,超调量与调节时间均较小,控制能力强;鲁棒性、灵敏度、互补灵敏度、参数跟踪能力较高,时域响应能力较好,可实现所控目标有效控制。     

热连轧活套系统的单神经元解耦与控制

在热连轧活套系统工作点附近建立了活套高度与张力的近似线性化耦合模型。用分数阶自适应PID控制器对活套高度与张力两个子系统进行控制。在静态解耦的基础上,用单神经元解耦方法对系统动态解耦。仿真结果表明,本算法不仅具有较好的动静态性能,而且大大降低了活套高度与张力间的耦合影响。     

基于迭代学习的电动直线加载复合控制

为测试某型航天用电动伺服机构的实际工作性能,设计一种以大导程精密滚珠丝杠副为力矩/力转换元件的电动直线加载系统。为克服电动直线加载系统多余力扰动问题,提出一种引入角速度前馈补偿、串入电流内环和位置内环的多闭环复合控制策略;采用一种以分数阶PIλDμ控制器作为力外环的反馈控制、分数阶迭代学习控制(FO-ILC)作为补偿控制的方法。直线加载仿真实验和多余力抑制仿真实验表明,所提控制策略较好地抑制了直线加载多余力。     

PMSM分数阶滑模变结构MRAS仿真

针对永磁同步电机(PMSM)模型参考自适应控制系统(MRAS)中存在的抖振及转速估计精度低的问题,提出了一种分数阶滑模变结构MRAS转速辨识方法。首先建立了PMSM的参考模型和可调模型,利用参考模型和可调模型的电流输出误差来构造分数阶滑模面,其次设计了电机速度观测器,用Lyapunov稳定性理论证明了其可行性。最后利用MATLAB/SIMULINK软件搭建仿真模型进行仿真。仿真结果验证了PMSM分数阶滑模变结构速度观测器的有效性,具有更加精确地对转速进行跟踪的能力,有较好的鲁棒性。     

数控机床专用永磁同步电机分数阶滑模控制

数控机床专用伺服电机要求很高的精度,尤其是在负载扰动和外部干扰情况下,也不能影响电机的精度。滑模控制方法无疑是一种比较适合伺服电机的控制算法,但存在抖震问题。针对传统整数阶滑模控制系统中存在的抖震问题,提出分数阶滑模控制策略。采用滑模分数阶导数面代替传统整数阶切换流形面,不但能增加系统调节自由度,而且利用分数阶算子随时间的衰减特性分散系统的能量,有效地削减抖震。并采用模糊逻辑推理算法,实现软开关切换增益的自整定。仿真结果证明:提出的基于参数模糊自整定的分数阶滑模控制系统不但能有效地削减抖震,而且能保持滑模控制器对系统参数变化的强鲁棒特性。     

永磁直线同步电机智能分数阶动态面控制

针对永磁直线同步电机(PMLSM)存在的参数变化、外界扰动等不确定因素影响位置跟踪精度的问题，提出一种基于径向基函数(RBF)神经网络的分数阶动态面控制方法。在反步控制器设计的基础上，引入动态面控制技术，避免了反步控制存在的“微分爆炸”问题；在虚拟控制量中加入分数阶微积分项，增加了系统的参数自由度；利用RBF神经网络逼近补偿系统的不确定因素。基于Lyapunov稳定性理论，对所控制的系统进行稳定性分析证明。仿真结果表明，所提出的控制方法能减小系统的跟踪误差，提升鲁棒性，加快系统的响应速度。     

一种新型模糊神经网络滑模控制器设计北大核心

针对基于PID算法的永磁同步电机矢量控制系统易受系统不确定性影响(负载扰动、模型参数变化)的问题,提出一种新型模糊神经网络滑模控制器。首先,在传统滑模控制的基础上,利用模糊神经网络控制器(FNN)构成滑模控制器(SMC)的切换控制项来完成对系统不确定性因素进行逼近以及对滑模控制切换增益的调节;其次,利用麻雀搜索算法来实时更新模糊神经网络滑模控制器参数,为了加快SSA的收敛速度以及防止其陷入局部最优,利用分数阶微积分对传统麻雀算法进行改进;最后,进行了仿真验证,表明所设计的新型模糊神经网络滑模控制器具有较强的鲁棒性和动态性能。     

用数字控制器提高连续PID控制品质的两种方法

研究分析了连续PID控制器在过程控制应用中容易出现的精度不稳定和控制品质的温度漂移现象，给出了相应的解决办法。通过深入分析这种现象产生的原因，提出了用计算机数字控制器作为连续PID的主控制器，用数字-连续串级控制来提高控制品质的解决办法，并给出了的两种实用的主控制器的设计算法。实践证明，这种方法具有很强的实用性。     

基于模糊PID的飞机液压助力器系统动态仿真

基于控制理论建立了飞机液压助力器的数学模型,针对被控对象非线性和时变性的特点,运用模糊控制理论,设计了模糊+ PID控制器,并将其与常规PID控制、P控制进行比较论证,在单位阶跃信号的作用下,运用Simulink对系统模型进行仿真.结果表明,模糊+PID控制与常规PID控制、P控制相比,具有实时性较好、响应速度较快和抗干扰能力较强等特点,具有模糊控制和PID控制的双重优点,提高了系统的综合性能,获得了良好的控制效果.     

数控机床交流伺服系统运动控制器的研究

针对发展高精度数控机床的要求，在数控机床交流伺服控制系统中，采用带速度和加速度前馈的数字PID调节器与数字阶式滤波器构成的复合控制器，可以显著提高控制系统的精度，大大降低跟踪误差。实验结果表明，这是一种切实可行的控制方法。     

电动助力转向系统的控制策略研究与仿真

介绍了电动助力转向系统（ electric power steering,EPS）机械结构和工作原理,建立了EPS动力学模型和状态空间方程。提出了一种基于遗传算法的PID控制策略,即利用遗传算法强大的寻优能力,对PID控制器参数进行优化,使PID控制器达到更好的控制效果。通过Matlab/Simulink仿真分析,表明使用该控制策略的EPS响应迅速,输出稳定,性能得到了有效提高,为进一步的产品开发奠定了理论基础。