伺服控制系统中模糊免疫PID控制器设计

设计一种基于FPGA平台的模糊免疫PID控制器的硬件实现方式,该控制器将模糊免疫PID算法的抗干扰性、鲁棒性与硬件实现的实时性有效的结合起来,提高了伺服控制系统的性能.首先对模糊免疫PID算法进行了介绍和数学推导,然后采用离线计算,在线查找表的方法实现模糊免疫控制.基于Verilog语言设计PID控制器,完成时序仿真测试.数据表明控制器设计过程合理,仿真结果正确,改善了传统PID控制器的性能,是小型系统智能控制一种新的有效途径.     

基于改进人工鱼群算法和自适应模糊PID的云台相机位姿控制

巡检机器人的云台相机位姿控制对设备巡检和获取故障区域图像至关重要。针对综合管廊巡检机器人的巡检需求,提出了一种基于改进人工鱼群算法和自适应模糊PID的云台相机位姿控制方法。在人工鱼群算法优化的中后期,借鉴遗传算法思想增强寻优能力。基于改进的人工鱼群算法优化云台相机位姿PID控制参数初值,设计了相机位姿变换的约束区域,通过自适应模糊PID实现相机位姿在线实时控制,并与常规PID和自适应模糊PID控制算法进行对比分析。实验结果表明,基于改进人工鱼群算法和自适应模糊PID的云台相机位姿控制具有良好的实用性和鲁棒性。     

直流微电机位置伺服控制器及其FPGA实现

使用Verilog HDL设计了一种基于FPGA的直流微电机位置伺服控制器。通过控制参数在线自适应整定优化PID控制算法,提高位置响应速度和定位精度;通过补偿机制,消除H桥死区时间导致的静态误差。仿真结果表明,控制器计算结果与预期吻合。实验结果表明,控制器实现了对微电机位置的快速准确控制。例化多个控制器即可控制多轴微电机,有利于多轴微电机控制系统的小型化。     

无刷直流电机模糊PI控制系统设计

无刷直流电机具有非线性、强耦合的特点,在电机控制领域被广泛研究。根据传统软件控制器运行速度慢、精度低、抗干扰能力差等问题,提出了一种基于现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA)的无刷直流电动机模糊自适应PI控制系统。该系统以FPGA为主控芯片,用Verilog HDL硬件描述语言对控制器内各个功能模块进行设计,实现整个系统的全硬件化,充分发挥了FPGA执行速度快、抗干扰能力强、灵活度高、拓展性强的特点。系统采用转速、电流双闭环控制。转速环采用模糊自适应PI控制算法,改善了传统PID响应速度慢、超调大等缺陷。通过仿真与实验对比分析,该系统响应速度快、超调小、稳态精度高、运行稳定。     

基于SOPC和WSN的温室模糊PID控制系统的设计

采用微处理器SOPC和无线传感器网络设计了一个智能温室实时监控系统。利用无线传感器网络实现了数据的采集和传输;利用SOPC上设计的模糊PID控制器分析的环境信息并对空调压缩机进行控制。在硬件上实现了数据的采集和传输;在软件上利用Verilog HDL语言进行编程,实现了模糊PID控制器的设计。通过MATLAB对模糊PID控制器进行仿真,结果表明:模糊PID控制器对非线性、时变性系统的控制具有精度高、响应快和鲁棒性强的优势。     

基于FPGA的无刷直流电动机速度闭环系统设计与实现

采用硬件编程语言(Verilog HDL)产生调速所需的PWM波形;利用数字PID算法,通过检测无刷直流电动机的三相霍尔信号,实现三相6状态运行和速度检测.系统由一片FPGA芯片实现;充分利用FPGA强大的逻辑运算能力,降低了系统的成本.实验结果表明,利用FPGA实现无刷电动机闭环控制可以很方便地用到其他电动机的控制中.     

基于DSP的变频恒压供水模糊控制系统应用

分析了变频恒压供水系统的研究现状,设计了一种基于数字信号处理器(DSP)的模糊恒压供水系统,介绍了该系统的软、硬件结构,建立了恒压供水系统的数学模型,研究了模糊PID控制理论在恒压供水系统中的应用.在此基础上设计了一种自适应模糊PID控制器,将该模糊控制器应用于变频恒压供水的模糊控制系统,并用MATLAB仿真工具仿真了PID控制算法,模糊控制算法及提出的自适应模糊PID控制算法,仿真结果表明使用自适应模糊PID控制的恒压供水系统的稳定性较其他两种算法优越.     

基于PSO优化的模糊PID恒力控制研究

针对工业机器人在抛磨等工作过程中对接触压力的要求，提出了一种基于粒子群(PSO)优化的模糊PID恒力控制方法。对柔性力控法兰装置的受力和气体流量模型进行分析，建立柔性力控法兰装置的数学模型；设计了基于PSO算法的模糊PID控制器，自适应调节模糊PID的控制参数，通过MATLAB仿真对比了普通PID、模糊PID和基于PSO算法优化的模糊PID这3种控制方法的性能；最后，通过搭建基于柔性力控法兰装置的打磨实验平台，对柔性力控法兰的恒力控制输出性能进行实验验证。仿真实验结果表明，与传统PID和模糊PID控制方法相比，基于PSO算法优化的模糊PID控制没有超调，系统响应速度更快，在0.43 s时系统达到稳定；在进行恒力打磨实验时，柔性力控法兰实际接触力输出误差小于0.85 N;打磨后的壳体表面各区域粗糙度稳定在Ra0.1～Ra0.2之间。该方法能够有效地抑制接触压力波动，具有更强的鲁棒性。     

基于果蝇-蛙跳模糊神经网络PID 的永磁直线同步电机控制

针对永磁直线同步电机(PMLSM)伺服系统存在的非线性、时变性及强耦合性,设计一种基于模糊神经网络PID的速度控制策略,通过融合果蝇优化算法和蛙跳算法形成果蝇-蛙跳算法,实时调整优化模糊神经网络的结构参数,输出适用于PID控制器的最佳参数kp、ki、kd,实现PMLSM速度控制的自适应和智能化。仿真分析与试验结果表明,采用基于果蝇-蛙跳算法优化的模糊神经网络PID速度控制器,能使PMLSM控制系统取得更加优良的控制效果。     

适应于微型直流电机的模糊PID控制器FPGA实现

微型直流电机因其体积尺寸小、响应速度快的特点,在紧凑空间领域被广泛研究。针对经典比例积分微分(PID)控制器采用单一固定参数对同一位置和不同位置进行控制时,存在因微型直流电机非线性参数时变特性导致控制性能差异的问题,设计了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的微型直流电机模糊PID控制器。采用单位置闭环控制,应用模糊控制对PID参数进行在线实时整定。首先,搭建了微型直流电机控制系统仿真模型进行仿真验证;其次,利用Verilog HDL硬件语言设计了模糊PID控制器IP核,并对其核心模块进行功能验证;最后,基于FPGA构建了实验平台并进行实验验证。仿真和实验结果均表明,此方案可实时在线整定PID参数,在单一位置下,超调量减小了8.33%,响应时间缩短了30 ms,具有响应速度快、超调小和鲁棒性强的特点,验证了此方案的可行性与有效性。     

全方位移动机器人模糊自适应PID控制

针对全方位移动机器人,结合PID和模糊控制两者的优点,提出了一种模糊自适应PID(FAPID)的控制方法。对模糊自适应PID控制算法进行了理论分析,基于Matlab建立了全方位移动机器人的简化仿真模型。仿真研究表明,采用模糊自适应PID控制方法,系统的调节时间缩短,响应速度加快,抗干扰能力和适应参数变化的能力要优于常规的PID控制。     

基于自适应模糊PID算法的切纸机伺服控制器设计

针对现代工业对切纸机实时性及高精度的要求,介绍以TMS320F2812为核心、CAN总线通信的伺服电动机跟踪系统.采用基于自适应模糊P1D算法控制器对切刀从电机进行伺服控制.测试实验给出了使用传统PID算法和使用自适应模糊PID算法的控制效果比较.结果表明应用模糊PID控制器能够在不同的速度切换情况下对切刀从电机进行有效控制,达到了系统实时性及精度要求.     

自适应模糊-PID控制器在电阻炉温控系统中的应用

针对电阻炉温度控制系统的特点,结合常规PID控制器和模糊控制器各自的长处,提出了自适应模糊-PID控制方法。利用模糊控制器在线调整PID控制器的3个参数,实现了模糊智能控制技术与PID控制技术的有机结合,并设计了基于单片机的温度控制系统硬件装置,大大提高了系统的控制性能。文中详细论述了整个设计过程。     

一种QAM载波相位盲识别算法的研究与实现

载波相位同步是全数字QAM接收机的关键技术之一,本文首先介绍了一种新的基于最大似然估计的载波相位盲识别算法,然后用Matlab语言对该算法进行了仿真研究,最后用Verilog HDL语言实现了载波相位同步模块的FPGA设计.对于包含差分编、译码的QAM系统,利用该算法不需专门设计同步头即可为正确解调提供稳定可靠的载波相位同步信息,并且该算法省去了FFT变换,只在时域处理,结构简单,方便用FPGA实现.经实际验证,该算法已成功应用在SDH数字微波通信系统的64QAM解调器中.     

基于FPGA的CPRS混沌加解密算法高效实现

分析了基于改进型单向耦合环状迭代点阵系统(IOCRML)的CPRS混沌加解密算法的原理,并在此基础上对该算法的硬件实现方法进行研究,用硬件设计语言(VerilogHDL)描述了该算法的基本过程和结构,完成了该混沌流密码的硬件加解密模块的设计。仿真后下载到FPGA,实际测量结果表明,系统的加解密速度达200Mbps,达到了实现以太网实时视频加解密的设计要求。     

基于FPGA的脉搏波信号采集系统研制

介绍基于FPGA并利用双光源对脉搏波信息进行实时采集的方案,阐述了系统的设计原理,并对系统核心部分光源控制电路设计进行了详细描述,最后对系统调试结果进行介绍和分析。系统设计采用自顶向下的层次式设计方法,应用Verilog HDL语言完成,并在Quartus Ⅱ环境下开发实现。     

电动车用无刷直流电机模糊自整定控制器设计

本文在分析无刷直流电机数学模型基础上,设计了一种以PIC单片机为控制核心的电动自行车用无刷直流电机控制系统,给出了控制系统主要硬件电路设计和核心算法设计。本文针对传统PID控制的不足,结合模糊控制与PID控制,利用模糊推理方法实现对PID参数的在线自整定。对算法在Matlab环境下仿真,并对采用传统PID控制及模糊自整定参数PID控制的无刷直流电机控制系统进行了实验分析和比较。     

基于非极大值抑制的SUSAN算法改进及硬件实现

基于FPGA的嵌入式双目立体视觉系统中要求其边缘检测算法具备抗噪能力强、定位精度高、实时性好、易于硬件实现的特点。本文在SUSAN算法的基础上,提出了一种能够满足上述要求的改进边缘检测算法,先用SUSAN算法计算图像的初始响应和法线方向,再进行基于USAN重心与中心点距离阈值的非极大值抑制,最后进行边缘连接,得到边缘图像。该算法各模块采用Verilog HDL语言编程,并在FPGA中验证实现;边缘检测结果用于立体匹配,匹配效果良好,完全满足设计要求。     

基于FPGA的UART控制器设计

在数据通信、计算机网络以及分布式工业控制系统中,串行通信是用来交换数据和信息的常用方式。为了实现FPGA和上位机的串行通信,用硬件描述语言Verilog HDL编写程序,实现了在Xilinx公司的FPGA器件XC3S200内部嵌入UART控制器,并进行了Modelsim下的仿真和FPGA与PC机的通信测试,效果良好。该UART控制器用软件实现了UART内核、信号监测器、移位寄存器、波特率发生器、计数器、总线选择器等以前硬件芯片所实现的功能,节省了电路板面积,且工作稳定、可靠,可以灵活地嵌入到一些通信系统当中。     

基于双模控制算法的交流伺服电机的研究

为了提高伺服电机控制的实时性和精确性,满足伺服系统高速度和高精度的控制要求,提出一种自适应神经元模糊PID的交流伺服电机控制算法。该算法充分结合模糊PD控制的强鲁棒性和神经网络控制强大的自学习能力。通过对仿真结果对比分析,结合后的控制算法相比单一的模糊PD算法和单神经元自适应算法,系统的响应速度更快,精度更高。