自适应模糊PID前馈补偿在机载挂飞摆扫转台控制中的应用

针对机载挂飞转台的摆扫速度控制问题,提出了一种利用模糊自适应PID技术进行前馈补偿的复合控制策略。首先根据实际应用提出摆扫转台的期望摆扫速度曲线,并对直流力矩电机驱动的摆扫转台进行了建模;然后根据扰动前馈补偿的控制原理,提出了模糊自适应PID前馈补偿方法,为摆扫转台的速度环设计了模糊PID控制器,并在此基础上设计了与之相适应的的自适应前馈补偿函数;最后进行了仿真结果验证。通过Matlab仿真结果表明,相对于模糊PID控制,所设计的模糊自适应PID前馈补偿控制器能有效的跟踪期望的转台摆扫速度,大幅地提高了在有稳定干扰和摆扫速度越变情况下的跟踪精度。     

基于数据挖掘与系统理论建立摩擦模糊模型与控制补偿

建立机械摩擦力模型及其相应的控制补偿策略一直是人们所关注的问题. 由于摩擦力所固有的非线性及不确定特征, 用传统的数学建模与控制补偿方法难以达到满意的系统性能要求. 本文采用模糊建模技术逼近摩擦动力系统并将辨识结果用在前馈补偿控制器设计中. 模糊建模过程由以下3个部分组成: 首先采用数据挖掘技术辨识出模糊系统的模糊规则库, 然后利用该规则库建立模糊系统的静态模型, 最后以李雅普诺夫稳定性理论为基础进一步辨识出模糊系统的动态模型. 在控制器设计方面, 采用了自适应模糊系统前馈补偿的比例微分(Proportional-derivative, PD)算法. 运用李雅普诺夫稳定性分析证明了闭环系统跟踪误差的有界性. 数值仿真结果表明了该方法的有效性和实用性.     

基于改进前馈补偿模糊PID的随动特性分析

提出一种滑行灯随动转向系统,针对其控制过程不连续,存在非线性、时滞性和其它不确定因素,在建立起灯具转角模型与合并负载后的直流伺服电机模型的基础上,采用模糊PID控制技术,针对其论域固定、瞬态响应不稳定的缺点提出了一种基于计算速度误差的摩擦模型前馈补偿算法。通过MATLB/Simulink仿真,比较了常规PID控制、模糊PID控制、基于计算速度误差摩擦模型前馈补偿和前馈补偿模糊PID控制在阶跃输入和正弦输入下的动态响应,仿真结果表明,上述系统在基于速度误差摩擦模型前馈补偿模糊PID控制下具有很好的鲁棒性和动态跟踪能力,能够实现零超调、跟随误差在±0.05,验证了此改进算法在类似系统中的可行性。     

多模型控制策略在化石燃料发电机组上的应用(英文)

火力发电厂中广泛使用的化石燃料发电机组(FFPU)具有非线性、强耦合、参数随工况变化等复杂特性,依据单个工作点处的线性模型设计的多变量控制策略常常导致控制效果不佳,甚至系统不能稳定运行。针对该问题,本文提出了一种有效的多模型控制策略,以改善FFPU大工况范围运行时的控制性能。首先,通过定义归一化特征值作为系统非线性测度,将FFPU工作运行区间划分成多个局部模型区域,在每个区域用线性模型表征系统特性;随后,根据每个局部区域的线性模型,实施一种基于FFPU特性而设计的包含静态前馈、PD前馈和模糊解耦的混合解耦补偿,进而采用模糊PID结构设计分散控制器;最后,依照电力负载跟随调度策略,模糊加权局部控制器得到全局控制器输出,使得系统在大工况范围运行时平滑切换。为实现该控制策略,采用了双层控制结构:上层为监督控制层,作用是根据负载要求进行设定点调度以及进行局部控制器的模糊切换;下层为直接控制层,实施混合解耦补偿和各回路的模糊PID控制。仿真表明,所提出的控制策略性能良好且实用有效。     

非线性离散时间系统的自适应模糊补偿控制

针对一类非线性离散时间系统，提出一种自适应模糊逻辑补偿控制新方法。其控制律由跟踪控制律和逼近误差补偿控制律两部分组成。利用模糊逻辑系统对系统参数扰动和外界干扰进行自适应补偿，由模糊滑模控制律来实现对模糊逻辑系统逼近误差的进一步补偿。所设计的控制器可保证闭环系统一致最终有界。     

基于类前馈解耦的双模糊控制在电站锅炉燃烧系统的仿真研究

为了进一步提高目前电站锅炉燃烧系统的控制性能,在分析了某亚临界锅炉燃烧系统动态特性与影响因素的基础上,将各回路主控制器采用可以适时调整控制器参数的模糊自适应PID控制器,并且根据前馈补偿解耦原理在各耦合回路间增加类前馈补偿的模糊解耦控制器来实现全新的燃烧系统优化设计;通过MATLAB仿真表明,采用文章提出的双模糊控制策略相比常规的模糊自适应PID控制,响应时间缩短了45.2%,超调量降低了53.6%,调节时间减少了32.7%,鲁棒性增强,控制性能有了很大提升。     

一类非线性系统的间接自适应模糊控制器的研究

研究一类不确定非线性系统的间适应模糊控制问题。基于Wang提出的监督控制方案，利用Ⅰ型模糊系统的逼近能力，提出一种自适应模糊控制器设计的新方案，该方案通过引入最优逼近误差的自适应补偿项来消除建模误差的影响，从而在稳定性分析中取消了要求逼近误差平方可积或逼近误差的上确界已知的条件，理论分析证明了闭环控制系统是全局稳定的，跟踪误差收敛到零，仿真结果表明了该方法的有效性。     

非线性系统的直接自适应输出反馈监督模糊控制

针对一类单输入单输出非线性不确定系统，提出一种稳定的直接自适应模糊输出反馈监督控制算法，该算法不需要系统的状态完全可测的假设条件，监督控制不仅迫使系统的状态在指定的集合内，而且当模糊自适应控制处于良好的工作状态时，监督控制可以关闭，证明了整个模糊自适应输出反馈控制算法可以保证闭环系统稳定。     

风力发电机组的变桨距复合控制

针对变桨距风力发电机组的强非线性和时滞特性,受参数变化和外部干扰严重,提出了基于前馈补偿和模糊PID的复合控制策略来实现变桨距功率控制.将模糊控制与常规的PID控制相结合,设计了模糊自整定PID控制器对控制参数进行在线调整.考虑风速是一个可测的主要扰动,设计了前馈补偿器,采用分段比例控制补偿一个适当的前馈桨距角,在额定风速以上时作用于系统,实现按扰动的快速补偿.变桨距控制系统采用S7-1200PLC作控制器,编写程序实现了变桨距复合控制.试验表明,系统抗扰能力强,控制效果良好.     

基于协同转向的铰接车辆轨迹跟随控制研究

针对铰接车辆后轴主动转向实现跟踪首轴轨迹的问题,本文提出一种基于多轴协同转向的补偿模糊PID控制方案.首先,根据各车轴具有同一转动中心的假设,利用扩展阿克曼转向原理确定了车轴的前馈控制转角;其次,依据首轴中心行驶轨迹,计算后轴的跟随偏差及变化率,并利用模糊PID控制理论,确定后轴的补偿控制转角,提高车辆的轨迹跟随控制性能;最后,在典型道路工况上,通过设置不同速度、道路附着系数及控制方案检验补偿模糊PID控制方案的轨迹跟随性能及鲁棒性.结果表明：在相同速度及道路附着系数下,相比于扩展阿克曼转向前馈控制及模糊PID控制方案,本文设计的补偿模糊PID控制进一步降低了轨迹跟随时各车体的横向偏差,并减小了车辆之间的横向铰接力;与PID控制相比,在不同速度及道路附着系数下,验证了补偿模糊PID控制具有一定的自适应性能.     

孵化控制系统的专家模糊控制方法及其应用

孵化控制系统是一个多变量、多干扰、大滞后的复杂动态系统,将复杂的孵化控制系统分解成风门模糊控制系统、加温专家模糊控制系统和加湿专家模糊控制系统,提出一种专家模糊控制方法,该方法将专家控制方法、模糊控制方法、前馈控制方法成功应用于家禽孵化设备,实现了温度、湿度和含氧量的智能控制;系统投入运行表明,动态响应好,控制精度高,易于各种孵化的实现,从而提高了孵化率.     

Locomotion Control of a Hydraulically Actuated Hexapod Robot by Robust Adaptive Fuzzy Control with Self-Tuned Adaptation Gain and Dead Zone Fuzzy Pre-compensation

Hydraulically actuated robotic mechanisms are becoming popular for field robotic applications for their compact design and large output power. However, they exhibit nonlinearity, parameter variation and flattery delay in the response. This flattery delay, which often causes poor trajectory tracking performance of the robot, is possibly caused by the dead zone of the proportional electromagnetic control valves and the delay associated with oil flow. In this investigation, we have proposed a trajectory tracking control system for hydraulically actuated robotic mechanism that diminishes the flattery delay in the output response. The proposed controller consists of a robust adaptive fuzzy controller with self-tuned adaptation gain in the feedback loop to cope with the parameter variation and disturbances and a one-step-ahead fuzzy controller in the feed-forward loop for hydraulic dead zone pre-compensation. The adaptation law of the feedback controller has been designed by Lyapunov synthesis method and its adaptation rate is varied by fuzzy self-tuning. The variable adaptation rate helps to improve the tracking performance without sacrificing the stability. The proposed control technique has been applied for locomotion control of a hydraulically actuated hexapod robot under independent joint control framework. For tracking performance of the proposed controller has also been compared with classical PID controller, LQG state feedback controller and static fuzzy controller. The experimental results exhibit a very accurate foot trajectory tracking with very small tracking error with the proposed controller.     

预测控制和前馈控制在混凝投药中的应用

针对自来水厂混凝投药过程存在的时滞、非线性等特点,研究混凝投药的工作原理,分析水处理系统实际的生产数据后,提出一种混凝投药控制方案。该控制方案采用流量比例前馈控制与预测控制相结合,实现对混凝投药的复合控制。实验仿真结果表明,提出的预测控制有效实现了混凝投药量的大小控制,再结合比例前馈控制方法,使投药量能够实时在线地根据原水水质的情况进行及时调整。     

半导体泵浦固体激光器智能温控策略与算法研究

针对半导体泵浦固体激光器温度控制过程中存在的非线性、大滞后特性,提出一种基于仿人智能策略的前馈组合控制器。前馈控制部分通过在线优化滞后参数估计值以获得被控对象的静态逆模型,逆模型辨识与直接逆控制由两个神经网络分别实现,可以在线调整网络权值。基本模糊控制器可在模糊PID和模糊PD控制算法之间进行转换,适用于控制系统的各工作状态。仿人智能控制策略根据输出误差变化的不同阶段调整所使用的控制组合,并具有自寻优功能。仿真表明,该方法可取得较好的控制效果。     

前馈Smith控制在反应釜控制中的应用研究

反应釜是一种典型的大惯性、大滞后非线性系统,其温度参数受不确定因素影响较大,控制起来非常困难.针对其温度控制的大滞后、非线性特点,提出了非线性前馈与Smith-PID预测控制相结合的控制方案.前馈用于抵消反应过程中的放热对过程的非线性影响,使控制对象可以近似线性,再通过Smith-PID控制消除大滞后对温度控制的影响,...     

烧结过程烧结终点的预测与智能控制策略的研究及应用

针对某烧结厂的烧结过程，建立了基于风箱废气温度的烧结终点软测量模型．提出了基于多元模糊线性回归方法的烧结终点预测模型，在此基础上设计了基于模糊专家规则与预测前馈补偿的烧结终点智能控制系统．介绍了控制系统的组成与设计方法．系统的实际运行取得了较好的控制效果．     

焦炉集气管的模糊专家控制方法及其应用

针对某钢铁焦炉集气管压力系统具有强耦合、强干扰、典型非线性的特点,提出了集气管的模糊专家控制方法,并详细介绍了新2#焦炉集气管压力控制器的设计方法。该方法将模糊控制、前馈控制、专家控制相结合,把三种方法的简便性、可靠性、抗扰动快速性、灵活性融为一体,发挥各自的长处。实际运行结果表明,当外界因素引起集气管压力波动时,系统能迅速调节N2#蝶阀开度使压力在30s内达到稳定,保证压力稳定在工艺要求波动范围内。     

基于模糊控制规则的队列接入控制方法

一些经典网络队列控制算法无法确保高优先级用户应用的服务质量,针对该问题提出基于模糊控制规则的队列控制方法。采用非精确趋势控制方法,在OPNET仿真环境下分别测试使用模糊控制的队列模型和未使用模糊控制的队列模型,结果证明该方法能增加高优先级分组的服务吞吐量。     

基于规则熵函数法的结构自适应模糊辨识与控制

提出一种新的结构自适应模糊辨识器,其特点是采用“规则熵函数”法在线调节模糊逻辑系统参数,使规则前件参数趋于一致,从而进行规则合并,简化了系统结构。将该结构自适应模糊辨识器用于一类非线性系统的自适应控制,仿真结果验证了所提出方法的有效性。