输入/输出无约束的模型预测控制器设计

动态矩阵控制算法是一种基于对象阶跃响应的预测控制算法,适用于控制系统复杂、数学模型难以精确建立的过程。针对输入/输出无约束的模型控制器设计,采用动态矩阵控制方法,包括预测模型、滚动优化、误差校正和闭环控制形式。通过MATLAB对它的仿真,验证了闭环系统鲁棒性较好,系统性能容易满足要求。结果表明,动态矩阵预测控制算法控制明显,因此是一种最优控制技术。     

多变量动态矩阵控制系统的闭环稳定性

定量分析了无约束多输入多输出（MIMO）动态矩阵控制系统的闭环稳定条件,首先基于脉冲响应模型重新描述了动态矩阵控制（DMC）算法;在此基础上,推导得到了MIMODMC系统的闭环稳定条件,以便于预测控制系统的分析与设计。     

网络控制系统的时延在线估计与时延补偿策略研究

针对网络控制系统中的网络时延问题,引入了一种时延在线估计算法,并根据动态矩阵控制的特点,提出了一种基于分段动态矩阵控制算法的网络时延补偿策略,利用分段动态矩阵控制算法对网络控制系统中的时延信号进行预测,以补偿其在网络传输中的时延.     

基于大数据挖掘的电能计量互感器误差自动化控制系统

为确保电能计量互感器计量工作的顺利开展,该文设计基于大数据挖掘的电能计量互感器误差自动化控制系统。系统在Spark运算引擎优越的数据计算功能协助下,基于电压互感器、电流互感器采集的电能计量互感器电压信号、电流信号,通过误差自动化校核模块的基于大数据挖掘的电能计量异常诊断方法,利用K-means聚类分类的方式,以互感器电压信号、电流信号诊断的方式,识别异常互感器;针对异常互感器,由误差动态自动化补偿装置,计算异常互感器的电能计量误差值,动态自动化补偿阻抗系数,调节计量误差,完成电能计量互感器误差自动化控制。经测试,该系统具备电能计量互感器误差自动化诊断与控制能力。     

基于PLC的选矿厂浮选机自动化控制系统设计

为了提升浮选机的生产效率，该文设计了基于PLC的选矿厂浮选机自动化控制系统。利用液位计与流量传感器等监测浮选机运行相关数据；利用模糊PID控制算法，以浮选机的液位误差以及误差变化率为输入，输出浮选机阀门开度，经由PLC的输入/输出模块传输至变频器内；变频器依据接收的阀门开度，自动化控制浮选机的阀门；采用交换机转换PLC输出的浮选机自动化控制结果，并由触摸屏显示自动化控制结果。实验证明，该系统可有效采集浮选机运行相关数据，在添加不同扰动信号时，该系统均可快速自动化控制浮选机，且超调量较小，具备较优的抗干扰性能。     

自然循环锅炉主蒸汽压力双值动态矩阵控制器

针对自然循环锅炉主蒸汽压力对象的大时滞和非线性的特性,将双值动态矩阵控制算法应用于锅炉燃烧系统蒸汽压力回路的控制中。考虑双值动态矩阵控制算法在模型失配和干扰影响下稳态精度低的问题,引入预测前馈补偿措施。基于分布式控制系统和可编程逻辑控制器编制程序实现了双值动态矩阵控制器,所设计的双值动态矩阵控制器模块具有可变采样和双向无扰动切换等功能。实验运行结果表明,双值动态矩阵控制计算量能满足快速采样频率的实时性要求,鲁棒稳定性、稳态精度、设定值跟踪速度、抗干扰能力和动态过渡过程均满足控制要求。     

微小型救援机械手控制系统设计

通过研究分析微小型救援机械手的工作原理和救援要求,设计了微小型救援机械手的控制系统;基于PC机为上位机、ATmega16单片机为下位机,设计了控制系统硬件电路,利用无线传输模块进行指令传输、图像信息和关节角度反馈;采用模糊PID控制算法对输出信号进行处理,使关节运动平滑稳定,同时提高了电机转角精度,降低了系统误差,提高救援效率;基于VC++语言,开发了上位机机械手控制界面,并能够通过上位机界面遥控操作机械手动作;仿真实验表明,该系统响应速度t1s、稳态误差δ≤0.4°,有良好的动态性能。     

基于解耦的球磨机系统动态矩阵控制

针对制粉系统球磨机的多变量强耦合特性,提出基于逆向解耦的动态矩阵控制设计方法,先将球磨机系统分解为三个单输入单输出系统,然后利用基于对象阶跃响应的动态矩阵控制算法,对解耦后的广义系统进行了仿真研究.结果表明,逆向解耦能有效地解除变量间的强耦合和大时延问题,并且动态矩阵预测控制算法控制效果明显,优于传统的PID控制,具有实时性强、计算速度快和抗干扰能力好等优点.     

基于极点配置与时延误差补偿的网络控制系统预测控制

根据网络控制系统的时延上界及对象模型,建立网络控制系统的整体模型,应用极点配置广义预测方法进行控制器的设计,以保证网络控制系统控制的有效性与稳定性．考虑到网络时延的随机性,基于神经网络建立网络时延误差的预测补偿模型,用时延误差预测值对输出预测值进行补偿,构成基于极点配置和误差补偿的网络控制系统预测控制算法．仿真结果表明,本文方法有较高精度,可快速收敛．     

一种具有PID结构的动态矩阵控制

动态矩阵控制（DMC）是基于对象阶跃响应的一种预测控制算法，它具有结构清晰、算法简单、对模型失配适应能力强等优点，适用于纯时滞，开环渐近稳定的线性对象，是一种成功而有效的控制算法。但DMC的输出动态特性受其参数的影响，目前，对DMC参数的选取一般都是采用试凑结合仿真的方法，费时又费力，从而给设计者造成很大的困难。该文提出了一种对DMC的改进方法——DMPIDC，使PID参数整定方法与动态矩阵控制结合起来．用整定出的PID参数作为DMPIDC的加权系数，保证了良好的输出动态特性，仿真结果表明这种方法是可行的。     

直流直线电机保证精度的自适应全维状态观测器极点配置

直流直线电机在加速动态过程以及稳态时,有较大的速度跟踪误差和稳态误差.提出一种保证动态跟踪精度和稳态精度的自适应全维状态观测器极点配置方法,以提高直流直线电机在运动过程中的加速动态跟踪精度及稳态精度.其主要思想是在直流直线电机系统中安装直线测速装置及位置传感器,用来获取电机的速度状态和位移状态,结合电机输出构造全维状态观测器,配置控制系统期望的零极点,同时,在整个系统之前加入增益矩阵,对其稳态误差进行补偿,最后通过自适应调节器根据电机运行状态不断调节全维状态观测器、反馈控制律及增益矩阵,用以减小系统动态跟踪误差和稳态误差.将设计出的算法用于二段式风机叶片拼装系统激光引导定位装置中,Matlab仿真及实际应用结果表明:该控制算法能够更好地跟踪电机的速度,提高了系统的动态跟踪精度和稳态精度,闭环系统鲁棒性更强.     

基于JAVA技术平台的气动轻量机械臂伺服控制系统设计

针对气动轻量机械臂无法应对外界环境的变化,导致机械臂控制稳定性和效果较差的问题,设计了基于JAVA技术平台的气动轻量机械臂伺服控制系统;系统硬件主要设计了电机模型、关节双闭环控制器、速度环、位置环;确定直流电机等效电路,分析电机常数,调整机械臂灵敏度,确保电机正常运行;设置关节双闭环控制器,通过PCI1711数据传输器传输数据,速度环以PI控制为基础;调节带宽比例项,采用微分控制法增加系统阻尼,消除局部静差,在位置环外环上串联一个适当比例的校正环节,以抵消系统主回路中的局部静差;设计数据采集器,在单片机内部加入了MAX785芯片,利用RS-485通讯接口,实现信息转换和读取;将STCl2C5A60S2单片机作为控制核心,利用RS232串行通信进行通信连接,保证数据处理器内部和外部通信的质量;通过数据处理器、微控制器和串行通信模块,设计数据处理单元,保证数据处理精度;系统软件利用JAVA技术,提供了可扩展性平台,有效适应外界环境变化,反馈控制方法,实现补偿控制,建立机械臂模型控制机械臂运动;根据采集的图像,提取目标物体的显著性特征,并在数据库中进行特征匹配,从而实现高精度的目标物体识别;...     

非线性动态突变系统的多模型自适应执行器故障补偿设计

本文针对因多重不确定执行器故障而引起系统动态突变的非线性系统, 设计了一种基于多模型切换的自适应执行器故障补偿控制策略, 以提高系统应对动态突变的能力, 同时实现不确定执行器故障的快速精确补偿. 针对执行器故障模式的不确定性问题, 采用基于多模型的参数估计方法, 设计了自适应控制器组; 基于最优性能指标函数, 提出了一种控制切换机制, 以选择最佳的自适应控制器作为当前的控制器, 从而实现期望的故障补偿控制. 所设计的多模型自适应控制策略, 可以保证所有闭环系统信号有界, 且在出现有限数量的不确定性执行器故障情况下, 系统输出渐近跟踪所选择的参考系统输出; 同时, 当系统中出现持续间歇性执行器故障时, 此方法可以保证系统的输出跟踪误差是平均小的. 最后, 本文基于飞行器动力学模型, 进行仿真研究, 验证了所设计的自适应故障补偿策略的有效性.     

神经网络磁链估计的感应电机反步法研究

为实现感应电机的位置渐近跟踪,基于反步法并取转矩和磁链控制信号作为虚拟控制,设计了感应电机位置控制系统．采用多层前馈神经网络估计转子磁链,以Levenberg-Marquardt算法训练网络并调整权值．最后基于Lyapunov稳定性理论证明了系统的稳定性．仿真结果表明,所设计的神经网络磁链观测器具有良好的估计效果,位置跟踪误差迅速收敛,具有较优的伺服跟踪特性．     

基于多轴联动的航天器带动力风洞实验控制系统设计

针对当前航天器带动力风洞实验控制系统受动态性能和稳态精度的影响,导致航天器中心偏离风洞轴心距离控制误差较大,上旋翼所能承受压力与实际值不符的问题,设计基于多轴联动的航天器带动力风洞实验控制系统;采用PROFIBUS现场总线方式,设计控制系统总体结构;使用伺服电机模块,控制启停指令,以西门子S7-300 PLC为主站设计现场控制器,研制一种航天器风洞测试支撑装置,并将迎角机构安装在模块化分层结构中;利用多轴联动控制器,采用RS-232串行通信原理,根据负载惯量选择2 kW伺服驱动器,实现伺服电机紧急停车,完成控制系统硬件设计;计算多轴联动随动控制动态目标位置,使用柔性bang-bang控制,消除系统动态性能和稳态精度的影响,在误差数据支持下,设计实验控制流程,完成控制系统软件设计;实验结果表明,该系统控制航天器中心偏离风洞轴心最大偏离距离为0.32 mm,最小为0.05 mm,与实际值一致,且上旋翼所能承受压力控制误差仅为0.02％,具有精准控制效果.     

基于PLC的交通锥筒收放系统设计

针对国内大城市潮汐车道对交通锥筒自动收放系统的需求,设计了基于PLC的交通锥筒收放系统.采用PLC主从站结构,共使用5轴输出,控制4台伺服电机与一台步进电机,人机交互采用工业触摸屏实现,完成各项作业参数的设置,实现了路面交通锥筒的自动放置与捡拾过程,提高了工作效率.经现场测试,本系统可以满足潮汐车道对交通锥筒自动收放控制系统的需求.     

MEMS加速度传感器的自动校准平台

介绍了一种基于MEMS加速度传感器的自动校准平台的设计方案.从数学模型入手,推导了倾角测量算法并设计了调平控制方案.在电机控制环节加入改进后的PID算法,解决了输出突变导致系统性能下降的问题.快慢档的设定使系统在缩短调平时间的同时兼顾精度的要求.实验结果表明,该系统工作稳定,可用于一般调平场合.     

直升机助力器动态校验装置设计

为校验直升机助力器的动态特性参数,以直升机主桨助力器为主,综合目前多种现役助力器校验参数的要求来设计助力器动态校验装置.整体结构采用模块化功能设计;用独立的自动控制和手动控制来提高系统的可靠性;用模糊变频控制来动态调整液压系统流量;用可变质量滑动车来配平助力器伸出端的等效质量;用步进电机驱动双偏心轮产生的正弦信号来模拟助力器摇臂输入.校验装置的设计符合技术要求,已经用于6种型号助力器的动态校验.     

脉冲负载下的永磁同步电机随机扰动衰减研究

针对随机扰动及脉冲负载下的永磁同步电机速度跟踪控制问题,利用脉冲系统的稳定性理论,对以电机转速和负载为状态变量的脉冲系统进行分析,获得系统的稳定性结论。理论分析获证,受控系统在控制器作用下是李亚普诺夫稳定的,并能实现扰动衰减。数值实验表明,所获控制方案能有效抑制系统的随机扰动以及脉冲负载扰动,系统输出跟踪能力强。     

基于PID算法的直流电机PWM调速控制器设计

为提高对直流伺服电机转速的控制精度,将控制器硬件电路设计成闭环控制系统,通过位置传感器采样获取伺服电机转速并反馈给单片机系统,引入基于PID控制的算法对单片机进行编程控制,设计了一款能通过反馈控制自动修正直流电机转速的调速控制器,文中给出了控制器的硬件电路设计方法和系统软件的编程算法。该控制器具有成本低、控制精度高、调速范围宽、响应速度快等特点,通过简单硬件接口就能将其嵌入到的各种小功率直流电机控制产品中加以应用。