薄膜张力控制系统的建模与设计

鉴于薄膜收换卷时的张力大小及平稳性对收卷质量具有决定性的影响,针对流涎机收卷系统的动态过程,分析了张力与收卷线速度、卷径及转速之间的动力学关系,提出了张力控制原理,并分析了薄膜在收换卷时收卷电机转速的变化补偿规律。在此基础上,设计了薄膜在收换卷时的张力控制系统,通过控制速度差对张力进行间接控制,同时采用BP神经网络PID控制器调节收卷转速对张力进行直接补偿。仿真对比结果表明,该控制器动态响应好,抗干扰能力强。实际应用实例也证明该控制方法张力控制精度高,控制高效可靠, 对改善系统的动态特性和提高薄膜的收卷质量有着重要意义。     

基于Kalman滤波模糊PID控制的直流调速系统

为了提高直流调速系统的控制性能,针对系统中存在的非线性及结构参数变化范围大的特点,提出了一种基于Kalman滤波的参数自整定模糊PID控制器。该控制器将传统的PID控制算法与模糊控制算法相结合,通过对误差及误差变化的在线识别,实现对PID参数的自整定,并采用Kalman滤波对信号进行滤波处理。Matlab仿真结果表明,与传统的线性PID控制器相比,该控制系统具有良好的动态和稳态性能,鲁棒性强,控制性能显著提高。     

基于RBF系统辨识与PID控制的收卷机张力控制系统研究

薄膜拉伸生产线的核心是张力控制,它直接决定了所生产薄膜的质量、收取膜卷的表面平整程度和端面是否整齐。本文将传统PID控制与基于RBF神经网络的系统辨识相结合,并运用于薄膜收卷机张力控制系统。仿真和实验结果表明,该系统具有良好的自学习以及自调整能力,提高了收卷质量。     

基于智能算法的白酒发酵罐温度控制PID参数整定

针对白酒发酵罐温度控制精度要求逐步提高,对白酒发酵罐温度控制系统的数学模型进行了分析和搭建,利用Simulink建立了白酒发酵罐温度PID控制系统仿真模型,给出常规PID控制系统仿真模型和模糊算法PID控制系统仿真模型,基于GA和Fuzzy对温控PID控制器参数进行了整定优化,优化仿真表明:相对基于GA算法进行的PID控制器参数整定系统,基于Fuzzy算法的PID控制器参数整定系统性能更优,系统阶跃响应曲线超调量缩小了41％以上,调整时间下降了36％以上,稳态误差降低了67％以上.     

液压挖掘机铲斗位置控制系统研究

为提高液压挖掘机铲斗位置控制性能,在建立铲斗位置控制系统开环传递函数基础上,分别采用蚁群算法和模糊算法进行铲斗位置PID控制器参数优化,并仿真比较了2种算法优化的系统响应性能和抗干扰性能。仿真结果表明:相比模糊算法,在加随机干扰力和不加随机干扰力2种情况下,基于蚁群算法的系统对于阶跃信号的超调量、调整时间、稳态误差等指标均降低;对于正弦信号的最大跟踪误差、平均跟踪误差均缩小5%以上。     

基于不同信号类型的采煤机滚筒位置控制性能研究

为实现采煤机滚筒位置精确调整,建立了滚筒位置控制系统开环传递函数,基于Simulink搭建了采煤机滚筒位置仿真模型,分别采用果蝇算法和Ziegler-Nichols算法对PID控制器参数进行优化,对系统施加不同信号模拟采煤机实际工况,研究了两种算法对滚筒位置控制性能的优化效果。结果表明:基于果蝇算法优化的系统阶跃响应超调量、调整时间、稳态误差等指标均减小,系统正弦响应平均跟踪误差缩小45%以上,系统随机响应曲线波动范围均减小,因此基于果蝇算法优化的系统在工况变化时具有较强的鲁棒性。     

矿井排水控制系统的优化研究

通过对现有排水控制系统控制缺点的分析,提出了一种基于模糊设定值加权的IMC-PID控制方案,对其控制原理及IMC-PID控制器的设计进行了分析,利用Matlab仿真分析软件对不同控制方案下的调节控制特性进行了分析。该控制系统与传统控制系统相比,优化了排水控制流程,具有控制调节时间短、控制精度高、稳态误差小、超调量小的优点,抗干扰能力更高,极大地提高了该控制系统调节的可靠性和稳定性,有效解决了采用PID控制或者模糊PID控制的传统煤矿井下排水控制系统在控制过程中存在所需监测的数据参数多、计算过程繁琐、对井下多变的水位工况条件适应性差等问题。     

基于遗传算法的数控机床进给伺服系统模糊PID位置控制研究

文章针对电机引入的非线性、参数不确定性及对位置伺服系统快速定位和无超调的要求问题,提出了一种新的位置控制方法,即基于遗传算法的模糊PID位置控制。该方法结合遗传算法和模糊PID控制的优点,利用遗传算法优化模糊PID控制系统的模糊控制规则,通过模糊控制规则对PID参数进行实时修改。仿真结果表明,这种位置控制器具有良好的稳态精度和动态响应,与传统比例位置控制的伺服系统相比,具有良好的动态、稳态性能以及较强的鲁棒性。     

基于蚁群算法分数阶PID控制器在温度控制系统的应用

针对温度控制系统的控制,提出了一种基于蚁群算法的分数阶PID控制方法。该控制器以系统误差、控制器输出、上升时间和超调量构成的函数为性能指标,利用蚁群算法全局搜索能力获取一组最优的PID参数Kp、Ki、Kd,并且能根据实时获取的误差在线调整PID参数。通过对比分析传统PID和分数阶PID,结果表明该温度控制器具有良好的动、静态特性,自适应性和鲁棒性好。     

电锅炉温度控制系统中的混沌优化PID控制器设计

利用混沌运动的遍历性特点,设计了针对电锅炉温度控制系统的基于混沌优化的PID控制器,仿真结果表明该算法能够实现PID参数的最优整定,具有良好的动态和稳态控制效果。     

基于量子粒子群优化的主动队列管理新算法

本文推导了基于流体流理论的网络简化模型, 基于该模型将量子空间中的粒子群优化算法(QDPSO)应用于PID控制器参数优化, 定义了一个综合调节时间、上升时间、超调量、系统静态误差、正弦跟踪误差等动静态性能指标函数, 在给定的参数空间进行组合优化搜索, 迅速求得获取使性能指标优化函数极小化的一组PID控制器参数,将PID控制器应用于网络主动队列管理系统中. 仿真结果表明, 在大时滞和突发业务流的冲击两种情况下,该方法设计的控制器的动静态性能优于PI算法, 也优于GA、SPSO算法的优化结果, 超调量均小于4%, 调节时间均小于4s, 稳态误差均小于两个数据包.     

基于粒子群算法的纯电动轿车无刷直流电机控制器研究

采用一种基于粒子群算法的无刷直流电机PID控制器参数优化策略,给出了该算法的具体实现步骤。仿真与实验表明,相对于遗传算法和模拟退火算法,该方法在改进阶跃波响应性能方面,如减少稳态误差、无刷直流电机的速度控制中的上升时间、调整时间及最大超调量等方面,其效率更高。     

基于STM32的卷对卷空间隔离原子层沉积设备张力控制系统设计

为了改善卷对卷空间隔离原子层沉积设备由于柔性运输基板张力控制引起的薄膜产品质量降低的问题,设计了一种基于STM32的闭环张力自动控制系统以实现张力的精确控制。该系统通过张力传感器对张力进行实时检测,结合PID控制算法通过电气比例阀对气缸出力进行控制,从而实现对张力的闭环控制。将该系统应用在卷对卷空间隔离原子层沉积设备上并进行测试,结果表明:该张力控制系统具有良好的稳定性与可靠性,在设备静止工况下张力的稳态误差最低能达到5%以内,运动工况下的张力波动率最低能达到15%以内。并且在较好的张力控制下,薄膜的制造重复性与产品质量均得到显著改善。     

基于PID算法的燃油汽车发动机怠速跟踪控制

针对汽车发动机在怠速状态下存在超调过大以及响应时间慢等问题,提出一种基于PID算法的燃油汽车发动机怠速跟踪控制方法。分析汽车发动机怠速控制系统的要求,结合PID算法构建燃油汽车发动机怠速跟踪控制器,同时获取发动机的基本参数以及工作数据。在标准粒子原有搜索策略的基础上加入混沌搜索策略,通过混沌粒子群算法优化PID参数,将优化后的参数存储到控制器中,完成PID控制器参数的离线整定,最终实现燃油汽车发动机怠速跟踪控制。经实验测试结果表明：所提方法可以有效降低跟踪误差以及超调量,同时还能够减少响应时间。     

变结构PID在大型望远镜速度控制中的应用

为了满足大型望远镜对于速度控制响应快、超调量小、稳态精度高、低速运行平稳的要求,在分析经典PID控制算法的基础上,提出了一种变结构PID控制器。通过构造以控制误差为自变量的比例增益、积分增益、积分变增益和微分增益等函数,变结构PID能够根据瞬时误差实时改变其结构和参数。针对某大型望远镜的传递函数模型,仿真验证了变结构PID的作用,并比较了经典PID与变结构PID的控制性能。实验结果表明,该望远镜能够以最大加速度达到期望速度,且无速度超调,以20(°)/s运行时的最大稳态误差为0.0167(°)/s,以10(″)/s运行时的最大稳态误差为0.7(″)/s。仿真和实验结果均证明:基于变结构PID控制器的速度控制系统能够满足大型望远镜的要求。     

一种不确定对象的自适应智能PID控制系统

针对不确定非线性、时滞对象,提出了一种自适应智能PID控制系统.将模糊神经网络和PID神经网络相结合,构成一种智能型PID控制器;控制器参数采用混沌策略与粒子群算法结合的混沌粒子群离线优化和误差反传算法在线调整相结合的方法获得;通过引入最小二乘支持向量机用作辩识器,使控制系统能处理具有未知特性的不确定对象的控制问题.仿真结果表明:通过辩识器的良好非线性映射能力和控制器及其优化算法的有效结合,系统响应速度快、平稳、超调小,且具有一定的鲁棒性,验证了该系统的可行性和有效性.     

细丝拉丝机张力控制系统设计与仿真

拉丝机卷绕张力是细丝拉丝生产过程中的重要因素.为解决钢丝拉丝过程中张力过大时易拉断、张力过小时卷绕效果差等问题,将基于PID控制算法的PLC技术应用到细丝拉丝机张力控制系统中,开展了张力产生原因及控制方法分析,建立了收卷速度与细丝拉力之间的关系及模型,提出了以PLC为核心控制器的张力控制方法;最后,基于Matlab Simulink对上述细丝张力控制系统进行了评价,并开展了相应的仿真试验.研究结果表明,该张力控制系统可以对拉丝机实现良好的控制效果,其响应快、超调小,具有较高的精度和稳定性.     

基于蚁群优化分数阶PID的充电控制研究

考虑到分数阶PID较传统PID增加的积分阶次和微分阶次所增强的控制作用,采用分数阶PID控制器对充电系统进行控制,以提高锂电池充电稳定性和效率。结合蚁群算法基本思想,推导设计一种分数阶PID参数优化算法,并给出了算法理论公式和具体实现步骤。基于MATLAB/Simulink平台,建立了所提出的蚁群优化分数阶PID控制器以及锂电池充电控制模型,进行仿真研究。结果表明,参数整定优化后的分数阶PID控制系统具有更优的响应速度、稳态性能和鲁棒性。     

基于遗传算法整定的PID控制

PID控制器是在工业过程中常见的一种控制器,遗传算法是一种具有极高鲁棒性的全局优化方法,针对传统PID参数整定的困难性,本文提出把遗传算法运用于PID参数整定中,用MATLAB仿真软件编程,仿真结果表明根据遗传算法寻优设计的PID控制器降低了超调量、加快响应速度,所以基于遗传算法整定的PID控制具有较好的动态品质和稳态精度。     

粒子群算法自寻优模糊PID控制器设计

针对常规模糊PID控制器的控制规则和控制参数固定不变而降低了系统自适应能力的问题,提出了一种基于粒子群算法寻优的方法对模糊控制器进行寻优。通过改变模糊控制器的3个尺度系数(K_e、K_(ec)、K_u),可以改变不同阶段系统的误差以及误差变化率所对应的权重。以ITAE指标作为粒子群寻优的目标函数,可以保证系统的快速响应性、超调量、调节时间以及稳态误差等。通过在Matlab下建立交流永磁同步电机(PMSM)模型,对其仿真分析表明:粒子群算法自寻优模糊PID控制器有着更优越的控制性能。