模糊PID控制器的设计研究

本文以数字ＰＩＤ控制器为基础，引入模糊集合论，将ＰＩＤ参数动态变化，介绍了一种新的模糊ＰＩＤ控制器。着重对模糊ＰＩＤ控制器的结构、原理、设计原则和步骤进行了叙述。研究结果表明，与数字ＰＩＤ控制器相比，模糊ＰＩＤ控制器的动态品质较优，适应性更强。     

一类模糊-PID神经网络控制器

针对模糊ＰＩＤ复合控制的自适应问题,设计了一类基于模糊ＰＩＤ复合控制算法的神经网络控制器,经仿真实验获得了满意的效果。     

基于极点配置的PID控制器的再设计

利用参考输入前向通道附加零点配置技术，设计了新的基于极点配置的ＰＩＤ控制器控制一类二阶非最小相位对象。数字领导具表明，新的基于极点配置的ＰＩＤ控制器比原ＰＩＤ控制器具有更好的控制性能。     

增益模糊自整定PID控制器设计

提出了一种模糊自整定ＰＩＤ控制器设计方法，仿真结果与ＰＩＤ系统比较，模糊自整定ＰＩＤ超调量减小，抗环境变化能力强．较好地解决了对象结构时变系统控制适应能力．     

带Smith预估器的模糊PID组织温度控制系统

针对激光热疗法中组织温度模型的沌滞后和大惯性,提出一种新颖的带Ｓｍｉｔｈ预估器的模糊ＰＩＤ控制系统。模糊ＰＩＤ控制器是由一个简单的模糊ＰＩ控制器和一个简单的模糊ＰＤ控制器并行结合而成。模糊ＰＩＤ控制器的增益通过解析推导与线性ＰＩＤ控制器的增益相联系。     

焊接电弧的微机模糊控制设计与应用

提出用模糊控制取代ＰＩＤ控制。工艺试验表明，所设计的通用模糊控制器完全可以取代ＰＩＤ控制器，其具有较好的动态特性和令人满意的稳态特性，还具有比ＰＩＤ控制更好的工作可靠性和稳定性。     

带预补偿环节的PID控制器

提出了一种基于被控量预补偿的ＰＩＤ控制器的原理，给出预补偿环节的补偿规则和方法，并从理论上推导了一种增加补偿环节后ＰＩＤ的运算关系式。采用此方设法计的控制器在稳定性、鲁棒性、调节时间上都优于常规ＰＩＤ控制器。且设计的控制器易于常规仪表实现。仿真结果表明，用此法设计的控制系统比常规的ＰＩＤ控制具有更好的调节性能。     

基于H_∞控制的多变量系统PID控制器设计

研究了基于环路成形Ｈ∞控制的多变量系统ＰＩＤ控制器设计。为了能方便地在实际工程中实现复杂的控制，提出了采用多变量ＰＩＤ控制器逼近所得高阶控制器的方法，并给出了如何选择影响闭环系统性能的预补偿器方法。这种设计方法的主要特点是，只通过调整反映闭环系统的鲁棒稳定性与时域性能的一个设计参数，便可以得到ＰＩＤ控制器。仿真结果表明，所得的多变量ＰＩＤ控制器具有较好的鲁棒稳定性和鲁棒性能。     

电渣炉电极升降机构单片机控制系统

根据电渣炉对电极升降机构的要求，设计了一个智能ＰＩＤ模糊控制器，讨论了控制算法，给出了设计方法和仿真结果，并简介了系统的硬件组成。     

基于专家规则的模糊控制器的仿真研究

结合一个机炉非线性模型,设计了一种炉跟机协调控制方式,对主汽压力控制回路采用基于专家规则的由ＰＩ类型模糊控制器和ｂａｎｇ－ｂａｎｇ控制器构成的智能控制器;对功率控制回路采用ＰＩ类型模糊控制器。通过仿真研究证明,控制效果明显优于两回路均采用传统ＰＩＤ控制器的控制系统。     

Robust tracking control for micro machine tools with load uncertainties

The quality of the micro-mechanical machining outcome depends significantly on the tracking performance of the miniaturized linear motor drive precision stage. The tracking behavior of a direct drive design is prone to uncertainties such as model parameter variations and disturbances. Robust optimal tracking controller design for this kind of precision stages with mass and damping ratio uncertainties was researched. The mass and damping ratio uncertainties were modeled as the structured parametric uncertainty model. An identification method for obtaining the parametric uncertainties was developed by using unbiased least square technique. The instantaneous frequency bandwidth of the external disturbance signals was analyzed by using short time Fourier transform technique. A two loop tracking control strategy that combines the μ-synthesis and the disturbance observer (DOB) techniques was proposed. The μ-synthesis technique was used to design robust optimal controllers based on structured uncertainty models. By complementing the μ controller, the DOB was applied to further improving the disturbance rejection performance. To evaluate the positioning performance of the proposed control strategy, the comparative experiments were conducted on a prototype micro milling machine among four control schemes: the proposed two-loop tracking control, the single loop μ control, the PID control and the PID with DOB control. The disturbance rejection performances, the root mean square (RMS) tracking errors and the performance robustness of different control schemes were studied. The results reveal that the proposed control scheme has the best positioning performance. It reduces the maximal errors caused by disturbance forces such as friction force by 60% and the RMS errors by 63.4% compared with the PID control. Compared to PID with DOB control, it reduces the RMS errors by 29.6%.     

ACS algorithm-based adaptive fuzzy PID controller and its application to CIP-Ⅰ intelligent leg

Based on the ant colony system(ACS)algorithm and fuzzy logic control,a new design method for optimal fuzzy PID controller was proposed.In this method,the ACS algorithm was used to optimize the input/output scaling factors of fuzzy PID controller to generate the optimal fuzzy control rules and optimal real-time control action on a given controlled object.The designed controller,called the Fuzzy-ACS PID controller,was used to control the CIP-I intelligent leg.The simulation experiments demonstrate that this controller has good control performance.Compared with other three optimal PID controllers designed respectively by using the differential evolution algorithm,the real-coded genetic algorithm,and the simulated annealing,it was verified that the Fuzzy-ACS PID controller has better control performance.Furthermore,the simulation results also verify that the proposed ACS algorithm has quick convergence speed,small solution variation,good dynamic convergence behavior,and high computation efficiency in searching for the optimal input/output scaling factors.     

基于模糊PID算法的培养箱温控系统设计

本文针对培养箱温度的时变非线性特点,提出了控制培养箱温度的方法,阐述了基于模糊PID算法的温度控制的基本思想,重点对仿人智能温度控制器的设计方法作了较详细的介绍。仿真实验表明,该控制算法比传统的PID控制精度高、响应快、稳态性能好。     

热电偶校验炉程序升温装置的智能PID控制研究

针对具有较大的滞后性、非线性和时变性特点的热电偶校验炉对象，常规方法难以达到良好的控制效果，结合模糊专家系统控制器与PID控制器，提出了一种智能PID控制器结构．它具有PID控制器的参数在线白整定和直接控制型模糊控制器的功能，既保持了模糊控制灵活而适应性强的优点，又具有常规PID控制器的动态跟踪品质好和稳态精度高的特点，解决了热电偶校验炉的控制问题．仿真结果表明：智能PID控制方案是可行性的、有效的，与常规PID控制器相比，系统的响应速度提高了、超调量减少了．     

模糊PID控制的助力模式对操纵稳定性影响分析

电动助力转向系统(EPS)设计中最重要的是助力控制模式的控制器设计。在PID控制的基础上引入了模糊控制,提出了基于模糊PID控制的助力控制模式;应用TruckSim和Simulink建立EPS联合仿真模型;采用常用的操纵稳定性开环和闭环两种评价方法进行PID控制和模糊PID控制仿真对比试验,研究模糊PID助力控制模式对EPS性能及整车操纵稳定性的影响。开环评价对比试验结果表明:模糊PID控制器的助力性能较好,但操纵稳定性略差一些。闭环对比试验表明:EPS助力控制模式能有效地提高转向系转向轻便性,模糊PID控制器作用下的操纵性和汽车行驶安全性较好。认为模糊PID控制器下的助力控制模式助力性能好于PID控制器,模糊PID控制器更适合EPS助力控制模式。     

基于Fuzzy-PID的电液位置伺服控制系统的FPGA设计与实现

本文以电液位置伺服机械手第一关节为研究对象,设计了一种基于VHDL设计、FPGA实现的Fuzzy-PID控制器。分析了模糊（Fuzzy）自整定PID参数的模糊逻辑推理和控制器算法结构,根据自顶向下的流程,对Fuzzy-PID控制器进行了VHDL分层设计,详细说明了模糊逻辑推理、模糊自整定PID电路架构、数据缓存和I/O接口控制的设计原理,最后下载到FPGA芯片实现了Fuzzy-PID控制器。实验表明,FPGA作为单一控制器实现Fuzzy-PID控制算法是可行的和有效的。     

基于模糊RBF神经网络的永磁同步电机位置控制

针对比例-积分-微分(PID)控制器参数固定而引起永磁同步电机位置伺服系统控制效果不佳问题,设计了基于平滑切换的模糊PI控制和径向基函数(RBF)神经网络PID控制的位置控制器。暂态时,采用模糊PI控制;稳态时,采用RBF神经网络PID控制,两者中间采用模糊PI-RBF神经网络PID复合控制。该位置控制器既结合了模糊PI控制和RBF神经网络PID控制的优点又克服了各自的缺点。仿真结果表明,当永磁同步电机受到外部扰动时,采用模糊RBF神经网络控制器的永磁同步电机位置系统具有良好的动态性能,能够实现快速响应,做到精确定位,而且当负载变化时具有很强的抗干扰性。     

Intelligent PID controller based on ant system algorithm and fuzzy inference and its application to bionic artificial leg

A designing method of intelligent proportional-integral-derivative(PID) controllers was proposed based on the ant system algorithm and fuzzy inference. This kind of controller is called Fuzzy-ant system PID controller. It consists of an off-line part and an on-line part. In the off-line part, for a given control system with a PID controller,by taking the overshoot, setting time and steady-state error of the system unit step response as the performance indexes and by using the ant system algorithm, a group of optimal PID parameters Kρ, Ti^* and Td^* can be obtained,which are used as the initial values for the on-line tuning of PID parameters. In the on-line part, based on Kρ, Ti^* and Td^* and according to the current system error e and its time derivative, a specific program is written, which is used to optimize and adjust the PID parameters on-line through a fuzzy inference mechanism to ensure that the system response has optimal transient and steady-state performance. This kind of intelligent PID controller can be used to control the motor of the intelligent bionic artificial leg designed by the authors. The result of computer simulation experiment shows that the controller has less overshoot and shorter setting time.     

同步发电机励磁的自适应 PID 控制

采用带可变遗忘因子的最小二乘参数辨识算法和带可变移动因子的极点移动技术,推导出一种新的自适应ＰＩＤ励磁控制算法,实现了同步发电机励磁的非线性调节。文中介绍了调节器的设计原理,给出了动模试验结果。结果表明,该励磁调节器具有很好的调节特性,不仅优于常规的ＰＩＤ控制器,而且比其它控制规律的励磁调节器更简单、更适合工程应用。     

基于模糊免疫算法的变风量空调系统PID控制

由于变风量空调系统具有惯性大、时间滞后等特点,单独采用常规PID控制往往效果欠佳。本文借鉴生物免疫反馈机理和模糊控制理论,设计了模糊免疫PID控制器,将模糊免疫算法应用于室内温度控制环节,并运用模糊免疫PID控制技术对温室进行仿真试验。试验结果表明,控制环节的精度、鲁棒性、超调量及调整时间都得到较大改善。