电场强化换热系统中的模糊PID控制

针对电场强化换热系统温度控制数学模型难以准确建立的问题,根据系统的动态特性参数,建立了模糊PID规则,并设计了模糊PID控制器。利用MATLAB软件对模糊PID控制系统的仿真表明,模糊PID控制与常规PID控制相比,具有超调量小、过渡时间短、适应性和抗干扰性强等优点。通过温度控制实验进一步验证了模糊PID控制器应用于电场强化换热系统中具有良好的控制温度效果。     

开架式观测型ROV定点悬停控制方法研究

定点悬停能力是水下机器人重要的控制性能之一。水下机器人在水下运动时常受到波浪和海流等影响,使常规运动控制方法存在稳定性差的问题,需要一种抗干扰能力强和适应性好的运动控制方法。针对设计的ROV和工作要求,分别设计了传统PID控制器、模糊控制器和模糊PID控制器,并通过仿真分析对比了在海流和波浪等干扰的条件下各控制器的动态性能。试验结果表明:在定点悬停控制中,PID控制器适应能力差,抗干扰能力弱,对环境变化敏感;模糊控制器在复杂环境中具有良好的响应特性和抗干扰能力,但存在稳态误差,无法实现精准控制;模糊PID综合了两者的优势,既提高了PID控制器的响应速度和抗干扰能力,又弥补了模糊控制存在稳态误差的缺点,但抗干扰性能还是远不及模糊控制器。因此,当控制精度要求不是很高时,建议使用模糊控制器更好,当需要精准控制且控制误差在允许范围内时,建议使用模糊PID控制器。研究成果对水下机器人工程实践指导具有重要意义。     

深水钻井隔水管反冲控制系统建模与仿真

海洋深水钻井作业过程中,由于动力定位失效造成钻井船无法保持其有效位置时,须断开隔水管与井口的连接,此时,隔水管会发生反冲,若反冲得不到有效控制,易发生钻井事故。为此,针对液压缸直接作用式隔水管张力器反冲控制系统,提出一种基于模糊PID控制器调节反冲阀开度,达到控制隔水管垂直位移的控制方法,并对控制算法进行设计。基于Matlab构建反冲控制系统的精确仿真模型,进行一系列的仿真研究分析。分析结果表明,闭环控制可以达到较好的控制效果,系统的稳定性增强,PID控制和模糊PID控制都能发挥较好的控制作用,有效地控制了隔水管的反冲速度,经过综合比较可知,模糊PID控制降低了隔水管起升位移的峰值,减少了液压系统的压力冲击,提高了系统控制性能。研究结果可为深水钻井隔水管的安全应用提供参考。     

基于PID的ROV运动控制仿真

针对观察型水下机器人在水下运动时易受暗流、波浪影响,造成操控困难、系统稳定性差等问题,建立遥控水下机器人（Remotely Operated Vehicle,ROV）不同运动的控制模型,考虑电机和导管螺旋桨推进器的传递函数对ROV控制系统的影响,确定定艏向和定深控制系统的闭环传递函数,结合模糊控制和比例积分微分（Proportional Integral Differential,PID）控制法,得到模糊PID控制器,基于MATLAB/Simulink环境进行ROV定深度运动仿真和ROV水平面艏向定偏角运动仿真。结果表明,与传统PID控制相比,模糊PID控制具有更优的ROV定艏向和定深度控制效果,不会发生超调现象,在抗干扰能力和响应速度方面具有明显的优势,可有效地实现ROV定艏向和定深度运动控制。     

基于Simulink的抽油闭环控制系统仿真

在抽油系统中常存在“大马拉小车”的现象，造成能源浪费。使用变频调速技术，动态调节电机转速，使其根据抽油机负载而变化，通过控制电机转速来控制抽油系统；分别使用PID和模糊PID控制算法，在Simulink中进行仿真研究，取得了良好的控制效果。     

模糊PID算法在温度对象中的应用

针对加热炉温度存在惯性、滞后等现象,在传统PID控制的基础上,利用模糊控制规则在线修正PID参数,实现对温度更加精准的控制。实验采用MCGS工控组态软件,结合VB及Matlab的COM技术,开发了模糊PID控制算法,应用于实验加热炉的温度控制。实验结果表明:模糊PID控制方案在超调量、调节时间等方面具有较好的控制性能。     

旋转导向钻井稳定平台模糊PID算法研究

文章对调制式旋转导向钻井稳定平台控制系统的控制原理进行了简要介绍,并针对稳定平台控制系统实时性强、抗干扰能力强、鲁棒性要好的特点,提出了将模糊控制算法和传统PID控制算法两者相结合的模糊PID控制算法。通过仿真研究表明,采用模糊PID控制算法的旋转导向钻井稳定平台控制系统比传统的PID控制算法具有有更好的控制效果。     

基于模糊PID的长输管道调节阀压力控制系统研究与仿真

应用自动化技术能够有效减少因调度人员反应不及时、操作不准确等人为因素导致的管道运行风险。目前,我国长输管道系统只有部分调节阀应用了PID控制器进行自动控制但控制效果不佳。针对这一问题,分别从管道PID控制技术的应用、调节阀PID控制器的工作原理和调节阀PID控制器参数整定方法进行研究分析,在此基础上引入模糊PID控制器并尝试应用于长输管道调节阀进行压力调节,通过MATLAB软件Simulink环境下对模糊PID控制和常规PID控制效果进行模拟分析。结果表明：模糊PID控制对抑制长输管道系统压力波动更具优越性。由此提出将先进智能控制方法与PID控制技术相结合进行参数整定,特别是将智能PID调节技术应用于复杂山区液体管道的运行中,作为控制严重水击事故发生的辅助调节手段,可成为今后重要研究方向,为长输管道系统的运行控制提供参考和借鉴。     

用于工业CT的电液位置控制系统模糊PID研究

工业CT是广泛应用于工业产品无损检测的一种检测技术,为了提高其成像精度与扫描效率,需要对其加载系统的位置进行精确控制。为此,基于工业CT试验台的位置控制系统建立数学模型,应用MATLAB/Simulink的传统PID和模糊PID控制模块进行试验设计和仿真分析,最后利用上位机的Lab VIEW平台建立控制模块,验证控制策略的有效性。试验中,模型PID的相对误差稳定在1%~6%之间,由此证明所设计的模糊PID控制器的跟踪性能良好,可以满足工程实际应用。这种控制策略达到工业CT位置控制精度的需求,可以为工业CT试验台位置控制系统的设计提供参考。     

基于模糊PID算法的MPD仿真控制研究

为了解决反馈层抗干扰能力差和响应时间长的问题,建立了由反馈控制层、监测控制层和优化控制层构成的MPD 3级井底压力自动化控制架构,并且在反馈控制层首次引入模糊PID控制。利用MATLAB/Simulink对国外某井进行MPD多级控制仿真模拟,模拟结果表明:模糊PID控制不仅使MPD缩短了控制时间,增强了抗干扰性,同时还引入人为经验的智能推理,使MPD控制更具人性化;在正常钻进过程中,系统对井底压力和钻井泵流量的变化反应迅速,通过调整节流阀开度可使井底压力始终处于安全压力窗口之内;在起下钻过程中,系统自动开启回压泵,钻井泵逐渐停止,通过调节节流压差可弥补摩阻压力。研究结果对于控压钻井技术的现场应用具有一定的参考作用。     

基于模糊PID的合成橡胶包装机速度控制系统

针对齐鲁橡胶厂合成橡胶后处理包装机中出现的精度控制问题,提出了基于模糊PID的立袋输送机与缝纫机速度同步控制方法。用速度闭环控制保证其速度稳定的前提下,采用模糊PID控制方法来同步速度控制精度。在Matlab的Simulink平台中建立基于模糊PID的立袋输送机与缝纫机速度控制系统模型,并进行了仿真和结果分析。     

神经网络自适应PID控制器应用于螺杆泵井过程控制

针对地面驱动螺杆泵抽油杆断、脱频繁，单井提液调参常规控制方法难以有效地进行控制等问题，开发了基于神经网络自适应PID控制器的螺杆泵井自动控制系统，并给出了神经网络控制器的学习算法和控制系统的稳定性分析。仿真结果对该控制方案进行了验证，该自适应控制系统能准确、实时地监控螺杆泵井的生产工况参数，对螺杆泵井实施自动控制以及科学合理的调参，该技术的应用进一步提高了螺杆泵井的管理水平。     

海洋用液压转盘马达转速同步控制系统研究

针对海洋用液压转盘中4个马达的转速存在不同步的问题,设计了转盘液压控制系统。运用数学分析的方法,构建了数学模型,并进行了稳定性分析。根据分析结果,设计了自整定模糊PID控制器,采用Matlab/Simulink软件,仿真分析马达同步控制系统。仿真结果表明:在马达同步控制系统中,所设计的控制器控制效果明显,系统稳定性提高明显,动态响应速度得到加快,对于转盘复杂的外负载环境,适应性好,鲁棒性强。     

柴油机起动工况喷油策略

采用了模糊比例积分微分（PID）怠速稳定控制方法中的恒定油量进怠速、平滑降油进怠速、阶梯降油进怠速3种喷油量控制策略研究柴油机起动时的排放,结果显示：采用恒定油量进怠速、平滑降油进怠速这2种油量控制策略时,起动过渡阶段有许多不完全燃烧循环,导致起动阶段排放很高;采用阶梯降油进怠速控制策略时首循环没有失火现象,起动过渡阶段燃烧状况较好,排放性能较为优越。     

油田井站供热系统模糊控制方法研究

随着换热设备新产品的出现和人们节能意识的提高,各种高效的换热器开始出现在油田生产的供热系统中。现有换热机组的控制几乎全部沿用的传统的PID控制技术,由于换热机组本身固有的热惯性和时滞行为,该控制策略难以解决控制响应速度慢、控制精度低的不足,同时也造成了能源的大量浪费。尝试将模糊算法引入控制策略中,采用模糊参数自整定PID控制方法进行了仿真试验,仿真结果表明,充分发挥模糊算法和PID控制两者各自优点的模糊参数自整定PID控制方法能够得到更好的控制效果。     

Fuzzy Logic Control for the Reactor Temperature of an HDT Pilot Plant

Nowadays, Fuzzy Logic Controllers (FLC) have proven to be successful to control process applications. This work presents a fuzzy intelligent controller that uses a specific purpose microcontroller with six fuzzy rules to control the reactor temperature of the Instituto Mexicano del Petroleo Hydrotreatment (HDT) Pilot Plant in a range of 0-700°C. The work includes simulation and experimental tests for normal operating conditions and abrupt step disturbances. FLC response is compared against traditional PID controller response, observing a better FLC temperature control response under disturbance conditions.     

管内智能封堵器封堵速度神经网络PID控制方法研究

管内智能封堵器作为一种新型的管道维修手段,其封堵速度的控制至关重要。传统的PID控制器在面对管内复杂流畅环境的封堵速度平稳控制问题时,效果并不理想。为了改善传统PID的不足,同时满足控制速度的要求,复杂环境封堵速度控制器的设计尤为重要。提出了一种基于BP神经网络的PID参数控制封堵速度策略,利用神经网络的自学习和训练参数的能力,控制PID的3个参数,并用MATLAB-Simscape模块进行模拟。仿真结果表明,基于BP神经网络的PID参数控制方法,可以使传统PID的3个控制参数随环境、时间的变化而不断更新,由此提高了控制的精度和安全性,从而改善了管内智能封堵器的运行性能。基于BP神经网络PID参数控制,其调整时间相比常规PID控制提前约1 s; 超调量约为10%,明显小于常规PID控制的30%; 误差稳定后维持在10%以下。     

旋转导向钻井工具试验台加载控制系统的研究

为了测试在实际钻井过程中钻井工具的工作性能,研制了旋转导向钻井工具性能测试试验台,并开发了一种加载控制系统,应用于试验台模拟加载装置。该试验台主要用来模拟钻井工具在实际钻井过程中所受的扭矩和轴向力。根据其数学模型分别建立了模拟加载装置的液压缸、磁粉制动器和比例溢流阀的传递函数;运用模糊推理方法使用模糊自适应PID控制器计算出输入和输出之间的关系,进行PID参数的最佳调整;然后应用Matlab软件中Simulink模块将所设计的控制方法与常规PID控制方法的仿真结果比较。分析结果显示:模糊自适应PID控制方法具有更快的响应时间、更强的抗干扰能力;设计的模糊自适应PID控制方法提高了指向式旋转导向钻井工具试验台控制的灵敏度,满足对试验台较高控制精度的要求。所得结论可为旋转导向钻井工具的性能研究提供参考。     

基于粒子群算法的自动送钻控制器仿真优化

针对液压盘式刹车自动送钻系统控制过程中影响因素的多样性,控制参数存在时滞、时变、非线性等特点,根据液压盘式刹车自动送钻系统的工作原理,建立数学物理方程并确定目标函数,设计了粒子群算法优化模糊控制器,对 PID 参数进行了整定。为了研究电液伺服阀与液压缸对自动送钻系统液压环节的控制效果,设计了液压调节闭环控制系统,并利用 MATLAB/Simulink仿真软件进行了动态仿真优化。首先使用临界比例度法对PID参数进行了整定,在此基础上,使用模糊控制工具搭建模糊规则对传递函数进行仿真,最后在MATLAB界面,对传递函数进行基于粒子群算法迭代寻优,优化控制系统所需参数。优化结果表明,粒子群优化模糊自适应 PID 控制器与传统的 PID 控制器和模糊自适应 PID 控制器相比,系统的自适应能力显著增强,超调量明显降低,调整时间更短,可以满足自动送钻系统的设计要求,特别适合应用在一种新型的基于井底钻压的自动送钻系统中。