扫描隧道显微镜扫描器的迟滞非线性控制

压电驱动器被广泛应用于扫描隧道显微镜(scanning tunneling microscope,简称STM)的扫描器,但压电材料本身的迟滞非线性特性影响了STM的扫描精度。为了补偿由于迟滞非线性带来的扫描器控制误差,提高STM的扫描精度,基于迟滞非线性模型,设计了前馈控制器,并与PID反馈控制相结合。利用所设计的控制器进行了扫描实验,并与位移反馈控制扫描进行对比。实验结果表明,采用位移反馈控制时光栅周期相对测量误差和光栅线宽相对测量误差分别为4.41%和2.65%,采用迟滞逆模型与PID反馈的复合控制后,光栅周期相对测量误差和光栅线宽相对测量误差分别减小到1.26%和0.27%,迟滞引起的非线性误差得到了补偿,减小了扫描器控制误差,提高了扫描精度。     

变转速液压动力源的负载前馈-反馈复合补偿控制

研究了前馈控制和反馈控制的原理及优缺点,提出采用负载前馈-反馈复合补偿控制策略实现液压动力源在典型工况下的恒流量控制。以变转速机电液系统实验平台为基础,建立变转速液压动力源的Simulink仿真模型,分别在简单PID反馈控制和复合补偿控制策略下进行仿真和实验,结果证明了该复合补偿控制策略在液压动力源恒流量控制中的可行性和有效性,其抗负载扰动性能明显优于简单PID反馈控制。     

移动机器人运动轨迹控制算法研究

为减少轮式移动机器人运动中相邻电机的耦合误差,提高整体运动的协调性和同步性,结合轮式机器人运动学模型,提出一种位置式PID反馈控制算法。根据轮式控制原理,在经典PID控制算法的基础上,引入级联反馈控制算法,对左右两轮的反馈增量进行修正,从而调整左右两轮电机转速。最后通过实验对上述算法进行验证,并与传统PID控制算法进行比较。实验结果表明,在对左右两轮控制方面,位置式PID控制算法更稳定。     

模糊自适应PID控制在电液伺服万能试验机中的应用

运用模糊自适应PID控制和常规PID控制相结合的控制策略设计电液伺服万能试验机负荷反馈控制回路,并用Matlab仿真比较模糊自适应PID控制和常PID控制,仿真实验结果表明,模糊自适应PID控制具有响应速度快、过渡时间短和超调量小的优点.     

改进PID控制在四旋翼控制系统中的应用

四旋翼飞行器是一种具有四个固定在同一平面上的旋翼的飞行装置。其优势在于机械结构简单,可以垂直起落、悬停,它在民用、军事领域均有广泛的应用。PID控制是一种经典的控制策略。是按偏差的比例、积分和微分进行的控制。其算法简单,鲁棒性好,可靠性高,被广泛应用与工业生产控制中。对于不完全了解的系统及控制对象,或较难获得系统参数时,PID控制也能起到较好的控制效果。因此在四旋翼飞行器反馈控制系统中应用该控制器。但是单纯的PID控制很难达到较好的效果。本文分析并改进相应的PID达到较好的效果。     

基于比例阀的气动伺服系统最优控制策略

该文建立了基于比例流量阀控的气动位置伺服系统数学模型，并在此模型基础上进行最优状态反馈控制器设计，在实验中比较分析了常规PID控制和最优状态反馈控制器对系统性能的调节。研究结果表明系统性能稳定、超调小、响应快，抗干扰能力强。     

主动隔振系统中的PID模型参考自适应控制技术

当主动隔振系统的被控参数为定常或变化较小时,采用一般常规反馈控制可以得到满意的控制效果,但当对象在运行过程中其结构与参数及环境有剧烈变化时,仅用常规的反馈控制技术无法满足控制要求.对某主动隔振系统从无控制、常规比例积分微分（PID）控制以及基于PID的模型参考自适应控制3种情况进行了研究,提出了在主动隔振系统中采用的控制方法.仿真结果表明,基于PID的模型参考自适应控制方法能够很好地跟踪参考模型的输出,具备较强的抗干扰能力.     

航空发动机空气起动系统的前馈-反馈复合控制

针对"在台架试验中用于带转航空发动机的空气起动系统在起动时存在一定常阶跃扰动,造成空气起动机带转航空发动机至点火转速时间过长,导致起动失败,而常规PID反馈控制无法消除扰动"的问题,提出了前馈补偿的方法.首先通过系统辨识方法获得对象及扰动的传递函数,设计了基丁两者模型的动态前馈补偿控制器,并与PID反馈控制器组成了复合...     

摆叶马达伺服系统PID控制与Backstepping控制的比较研究

摆叶马达伺服系统作为典型的电液伺服系统,在介绍其结构原理及反馈控制模型的基础上,引入系统主要参数,通过对PID控制和Backstepping控制的控制参数设定及仿真,得到负载压降、角速度、轨迹误差的仿真曲线。结果表明,Backstepping控制的瞬态效果和实时伴随效应好于PID控制;PID控制的稳态效果好于Backstepping控制。     

基于改进的PID算法的压电柔性机械臂振动主动控制

针对柔性机械臂的振动抑制问题,将模糊逻辑控制与增量式PID算法结合,通过模糊控制算法对增量式PID的主要参数进行在线最佳整定,从而得到增量式模糊自整定PID控制算法。通过对无反馈控制、增量式PID控制、增量式模糊自整定PID控制的分析及仿真,说明此控制方法可以使机械臂末端振幅衰减80%以上。改变机械臂的末端集中质量的结果表明:当机械臂抓取不同质量重物时,增量式模糊自整定PID控制算法仍然能够达到良好的控制效果。     

履带车辆液压机械差速转向控制策略研究

针对液压机械差速的履带车辆转向控制,在车辆动力学建模和驾驶员操控信号解析的基础上,提出一种基于驾驶员模型的模糊前馈-反馈控制策略。该控制策略将驾驶员模型输入的归一化方向盘转角及其变化率作为模糊前馈控制输入,对液压系统排量比进行补偿;将实际转向半径与目标转向半径的偏差及其变化率作为模糊反馈控制输入,对液压系统排量比进行修正,从而达到对两侧履带速度的补偿修正。仿真结果表明,与传统PID控制和模糊PID控制相比,模糊前馈-反馈控制能缩短转向动态响应时间,更好地跟踪驾驶员转向意图,且在转向阻力扰动下转向半径的波动明显减小,提高了转向轨迹的稳定性。     

PID控制在液压电梯速度反馈控制系统中的应用

针对液压电梯的非线性数学模型,直接用机理建模非常困难,得不到可用于控制的数学模型。因此采用辨识方法建立模型。其次,设计了PID控制器,理论上推导了液压电梯速度反馈控制系统的传递函数,并给出了PID控制参数的取值范围。最后,建立了液压电梯的Simulink模型,验证了PID控制算法的有效性和可行性。     

天然气内燃发电机组频率前馈补偿模糊PID控制

提出了天然气内燃发电机组频率采用模糊前馈补偿和模糊PID反馈协调控制的方法,并设计了控制器。模糊前馈补偿控制跟踪负荷变化并对负载扰动做出快速反应,反馈控制中大偏差采用模糊决策,小偏差采用PID控制。试验结果表明,前馈补偿模糊PID频率控制有较好的动态和静态性能,具有有效性和可行性。     

压电微夹钳的位移自感知反馈复合控制*

采用自感知方法获取压电微夹钳钳指位移,构成自感知反馈复合控制系统。根据反映钳指位移、表面电荷、夹持力、驱动电压之间关系的压电悬臂梁Smits方程,提出了基于电流积分的钳指位移自感知方法;引入死区算子对传统PI模型进行改进,建立了压电微夹钳钳指位移的迟滞模型;以对偏差的抛物线积分、对输出的先行微分分别代替常规PID控制器中的积分项和微分项,设计出了压电微夹钳的改进PID反馈控制器;将前馈控制器与PID反馈控制器相结合,并采用自感知反馈方式,设计出了压电微夹钳的闭环控制系统。实验结果表明:在自感知反馈复合控制作用下,压电微夹钳对5μm阶跃参考位移的响应时间为0.24 s,若不考虑噪声影响,稳态误差几乎为零;在最大位移为14.7μm的变幅值三角波参考位移以及最大位移为14.1μm的任意波形参考位移作用下,压电微夹钳的自感知反馈复合控制亦可取得良好的控制效果,其稳态误差中线在-0.02~0.04μm之间变化。自感知反馈控制的实验结果与传感器反馈控制基本相同,从而表明压电微夹钳的自感知反馈控制是有效的。     

板形自动控制在热连轧中的应用

莱钢1500热连轧生产线的板形自动控制系统是国内自主研发的板形控制系统,它包括板预设定形、板形的PID调节、弯辊力的前馈控制、凸度仪的反馈控制、窜辊的闭环调节、平坦度的反馈控制、板形与板厚的解耦控制等多种控制于一体。主要介绍弯辊力前馈、凸度反馈和平坦度反馈3个模型在实际轧钢过程中的应用。     

模糊控制系统在电化学放电线切割加工的 应用研究

针对电化学放电线切割加工方法,基于润湿的供液方式,搭建了基于力信号反馈控制进给的加工实验平台,设计了基于力信号反馈控制进给速度的模糊控制系统,并将模糊控制系统应用到力信号反馈控制进给的加工实验平台上,进行了微槽加工实验,发现与PID控制算法相比较,模糊控制系统有效改善了微槽两侧的过切现象,显著提高了加工效率,验证了模糊控制系统在电化学放电线切割加工过程中的实用性。     

原子力与扫描隧道组合显微镜

由大连理工大学物理系研制的原子力与扫描隧道组合显微镜 ( AF/ PSTM) ,9月 2 3日通过了国家教育部组织的鉴定。鉴定委员会对该成果给予了高度评价。该仪器是同时具有纳米分辨原子力显微镜和纳米分辨光学显微镜双重功能图像分解的纳米成像仪器。仪器技术原理是在 AF/ PSTM中设置一个双功能共振光纤尖 ,当光纤尖在样品表面近场扫描时 ,反馈控制等振幅扫描成像 ,一次扫描中 ,同时采集样品的原子力显微镜 AFM图像和光子扫描隧道显微镜PSTM图像。该仪器在分子生物学、医药学、新材料学、集成光学、纳米科技等领域均很有用 ,高校将来甚至…     

一种新的积分过程PID控制器整定方法

针对积分过程，提出了一种简单、实用的PID控制器。该方法首先通过PD控制器对积分过程建立内部反馈控制回路，将内部闭环系统近似为二阶加纯滞后模型；然后，根据有效的模型，基于鲁棒性能指标设计外部反馈回路的PID控制器；最后，简化控制系统的结构，采用设定值加权PID控制器控制积分过程。仿真结果表明了设定值加权PID控制器的有效性和可行性。     

基于主动前轮转向横摆角速度反馈控制的研究

在主动前轮转向系统中引入横摆角速度反馈传感器,建立了主动前轮转向系统数学模型和横摆角速度反馈控制模型,使用PID控制器实现横摆角速度反馈控制;系统通过产生附加的前轮转角,对前轮转角进行修正,使车辆转向行驶时的横摆角速度和侧偏角很好地跟踪参考模型;并在系统阶跃和正弦输入下分别进行仿真分析,结果表明,在主动前轮转向系统中引入横摆角速度反馈控制可以显著改善车辆横摆角速度的瞬态响应,从而提高了车辆的转向稳定性.     

基于平板扫描器的新型AFM系统

研制了一种基于平板扫描器的新型原子力显微镜(AFM)系统。该系统创新地把二维平板扫描器和一维反馈控制器相结合,有效地克服了传统扫描器Z向反馈控制与XY扫描平面之间的非线性交叉耦合误差,同时保证了大范围扫描时检测光路的稳定性。利用该系统与传统AFM作了氧化铝薄膜和光栅对比扫描实验,结果表明这种AFM系统能够获得无扭曲、规则的理想图像。