無閥電液位置伺服系統(tǒng)的自適應(yīng)模糊PID控制器設(shè)計

介紹了電液位置伺服控制系統(tǒng)的組成與工作原理,并建立了系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。將模糊控制與pid控制結(jié)合在一起,設(shè)計了模糊pid控制器,即通過模糊控制器輸出對pid參數(shù)進行在線調(diào)整。利用matlab軟件進行仿真,比較常規(guī)pid控制與模糊pid控制仿真結(jié)果,發(fā)現(xiàn)模糊pid控制器提高了系統(tǒng)的動態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)特性。

在工業(yè)控制領(lǐng)域中，常規(guī)pid的應(yīng)用極為廣泛，但是常規(guī)pid控制在控制精度，響應(yīng)速度等方面略顯不足。對常規(guī)pid和模糊自適應(yīng)pid控制進行比較，運用matlab中的simulink工具箱進行建模仿真，并在plc中對模糊自適應(yīng)pid控制進行編程實現(xiàn)，體現(xiàn)出模糊自適應(yīng)pid控制在工業(yè)控制領(lǐng)域中的優(yōu)勢。

本文針對溫度對象的非線性、時變性和大滯后性等特點,將模糊控制技術(shù)與傳統(tǒng)pid控制相結(jié)合,提出了一種分段的模糊自適應(yīng)pid控制器的設(shè)計方法,并將其應(yīng)用于中央空調(diào)系統(tǒng)的溫度控制。mtalab仿真結(jié)果表明,這種方法響應(yīng)快、精度高,提高了系統(tǒng)的動、靜態(tài)特性。

以電液伺服閥控制的液壓缸為執(zhí)行機構(gòu),闡述了以microchip公司的單片機為主控單元的液壓銑面位置控制器的設(shè)計,系統(tǒng)硬件由dispic30f6012的16位單片機擴展而成,軟件在以往數(shù)字pid算法的基礎(chǔ)上進行了參數(shù)模糊可調(diào)化改進。實驗研究表明,整個系統(tǒng)較使用傳統(tǒng)pid控制時工作更加穩(wěn)定,有效地抑制了隨機干擾以及液壓伺服系統(tǒng)的滯環(huán)等問題,對調(diào)節(jié)對象負載變化具有較強的魯棒性。

空調(diào)房間溫度控制是一個復(fù)雜的控制系統(tǒng),用傳統(tǒng)的pid控制達不到較好的控制效果。以變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)作為控制對象,設(shè)計了模糊自適應(yīng)pid控制器,并運用matlab/simulink對空調(diào)房間溫度的控制進行了仿真,達到了比較理想的控制效果。仿真結(jié)果證明,模糊自適應(yīng)pid控制器應(yīng)用于空調(diào)系統(tǒng)具有較好的魯棒性、快速性和準(zhǔn)確性的優(yōu)點的事實得到了證實,這種控制方式的控制效果優(yōu)于常規(guī)pid控制且有利于節(jié)能。為空調(diào)系統(tǒng)自動控制的研究和應(yīng)用提供了有意義的參考。

本文提出一種基于pid的電液位置伺服系統(tǒng),介紹了電液位置伺服系統(tǒng)的機構(gòu)及工作原理,介紹了硬件配置中各個模塊的連接方式和作用。

提出一種電液比例閥的模糊與自適應(yīng)模糊pid復(fù)合控制設(shè)計及matlab仿真。在大偏差情況下采用模糊控制,小偏差時采用自適應(yīng)模糊pid控制,仿真結(jié)果表明該方法具有模糊控制的pid動態(tài)響應(yīng)快、超調(diào)量小和抗干擾能力強等優(yōu)點,是一種更加有效的控制策略。

采用一種建立在連續(xù)輸入輸出論域上的模糊控制器，避免了普通模糊控制器由于論域的離散化而存在的量化誤差。通過采用分級模糊控制的方法進一步提高了系統(tǒng)的控制精度和收斂品質(zhì)。同時還給出了一種自適應(yīng)控制算法，利用它可以調(diào)整模糊規(guī)則以適應(yīng)系統(tǒng)的時變性。利用該文的模莫糊控制器對典型非線性時變系統(tǒng)-vvvf液壓電梯的實時控制結(jié)果表明；這種模糊控制器魯棒性好，控制精度高，自適應(yīng)能力強,具有很高的實用價值。

針對異步電動機直接啟動過程中存在的問題,研究了一種基于模糊自適應(yīng)pid控制的異步電動機轉(zhuǎn)矩斜坡啟動方式。通過異步電動機恒轉(zhuǎn)矩負載機械特性的分析,推導(dǎo)出了轉(zhuǎn)矩斜坡啟動方式的數(shù)學(xué)模型。利用matlab軟件中的電氣系統(tǒng)模塊庫和模糊邏輯工具箱,建立了基于模糊自適應(yīng)pid控制的異步電機軟啟動系統(tǒng)的仿真模型,并進行了仿真。仿真結(jié)果表明恒轉(zhuǎn)矩負載下模糊自適應(yīng)pid控制的轉(zhuǎn)矩斜坡軟啟動方式正確有效,可以有效地減小啟動過程中對電網(wǎng)的沖擊,降低了對拖動系統(tǒng)的不利影響,同時啟動過程平穩(wěn)。

研究振動打樁機的同步控制,針對液壓系統(tǒng)的非線性、時變性、模型的不確定性,設(shè)計模糊pid控制器,利用其算法簡單、魯棒性好和可靠性高等特點,提高系統(tǒng)的控制精度和穩(wěn)定性。實驗結(jié)果表明:模糊pid控制器相較于普通pid控制器具有更高的控制精度和穩(wěn)定性。

以并聯(lián)機床的單通道對稱閥控非對稱液壓缸為研究對象,提出一種適合該系統(tǒng)的將模糊控制、滑?？刂?、自適應(yīng)控制三者有機結(jié)合的雙自適應(yīng)模糊滑模控制算法。仿真結(jié)果表明,采用所提方法使系統(tǒng)的輸出漸進一致地收斂于參考輸入信號,解決了對稱滑閥控非對稱液壓缸系統(tǒng)存在的動態(tài)性能不對稱、系統(tǒng)精度低、穩(wěn)定性差等問題,可有效快速跟蹤變化信號,對有界的干擾和參數(shù)攝動具有不變性。與常規(guī)pid控制相比,雙自適應(yīng)模糊滑?？刂聘m合于高階非線性、強干擾的復(fù)雜系統(tǒng),將此法應(yīng)用于并聯(lián)機床的液壓控制系統(tǒng)可提高機床控制精度,改善機床動態(tài)性能,穩(wěn)態(tài)誤差僅為常規(guī)pid控制的20%。

針對中央空調(diào)變風(fēng)量溫度控制系統(tǒng)非線性、大滯后和時變性等特點,借鑒生物免疫反饋調(diào)節(jié)原理和模糊邏輯控制理論,設(shè)計了一種模糊免疫自適應(yīng)pid控制器,建立了仿真模型,并對其進行了仿真。仿真結(jié)果表明,該控制器能有效改善系統(tǒng)的動穩(wěn)態(tài)特性和魯棒性。

針對中央空調(diào)系統(tǒng)存在非線性、不確定性和干擾性等問題,構(gòu)建了基于ifix組態(tài)軟件和matlab的模糊自適應(yīng)pid中央空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng),并且在中央空調(diào)模型上成功運行,運行效果良好。

針對變風(fēng)量(vav)空調(diào)控制系統(tǒng)采用單純的比例-積分-微分(pid)控制該系統(tǒng)很難達到其節(jié)能和舒適的作用。采用將模糊控制與pid控制兩種控制方法相結(jié)合用于該空調(diào)控制系統(tǒng)中,并通過仿真工具對兩種控制方法分別進行動態(tài)仿真,其結(jié)果表明模糊自適應(yīng)整定pid控制比單純的pid控制具有更快的動態(tài)響應(yīng)、更小的超調(diào),具有較強的魯棒性,其節(jié)能和舒適效果明顯。

針對汽車空調(diào)系統(tǒng)受行駛速度以及環(huán)境溫度的影響,車廂內(nèi)溫度變化具有非線性、時變等問題,使得傳統(tǒng)的溫度調(diào)節(jié)器難以滿足控制要求。因此,在傳統(tǒng)pid控制理論的基礎(chǔ)上,提出了面向汽車空調(diào)系統(tǒng)的模糊pid控制方法。該方法將檢測到的溫度值變換到相應(yīng)的論域并轉(zhuǎn)換成合適的語言值,通過建立隸屬度函數(shù),在模糊規(guī)則下進行模糊推理,從而得到精確的控制量。最后,在汽車空調(diào)系統(tǒng)模型上進行了設(shè)計仿真和驗證,表明了該控制方法具有較好的應(yīng)用效果。

針對電液位置伺服系統(tǒng)存在的參數(shù)不確定性的特性,提出了一種利用靈敏度函數(shù)來確定魯棒pid控制器參數(shù)的整定方法。這種方法通過對系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)奈奎斯特曲線與臨界穩(wěn)定點(-1,j0)點之間距離最大化,來確定各個pid參數(shù)。與基于幅值與相角裕度確定的pid控制器進行比較,仿真結(jié)果顯示,使用靈敏度函數(shù)整定出的魯棒pid控制器,在輸入階躍響應(yīng)時,控制系統(tǒng)有良好的動態(tài)響應(yīng)性能和魯棒穩(wěn)定性能。

針對傳統(tǒng)pid水箱液位控制效果不佳的問題,提出了基于opc技術(shù)的模糊免疫pid控制方案。在ecs-700信息網(wǎng)絡(luò)中添加上位機和工程師站,上位機作為opc客戶端,主要負責(zé)模糊免疫pid算法在matlab中的實現(xiàn);工程師站作為opc服務(wù)器,主要負責(zé)數(shù)據(jù)采集和處理。實際應(yīng)用表明,該方法調(diào)節(jié)時間短、超調(diào)量小、波動小,可以有效應(yīng)用于水箱液位控制系統(tǒng)中。

針對目前干混砂漿配料系統(tǒng)采用傳統(tǒng)pid控制的不足,提出一種基于模糊自適應(yīng)pid控制的方法。新方法從系統(tǒng)輸入取配料誤差、誤差變化率等參數(shù)修正,實現(xiàn)pid參數(shù)在線自整定。仿真結(jié)果表明:采用模糊自適應(yīng)pid控制后,配料系統(tǒng)調(diào)節(jié)時間更短,響應(yīng)更快,抗干擾能力和適應(yīng)參數(shù)變化能力都優(yōu)于常規(guī)pid控制。

閥門定位器是一個非線性、時變及未知模型系統(tǒng),普通pid無法滿足應(yīng)用過程中快速、高精度要求.文中提出將常規(guī)pid控制方法和模糊技術(shù)相結(jié)合的的控制方式.在分析系統(tǒng)滿足ziegler-nichols條件的基礎(chǔ)上,運用其設(shè)定方法對pid參數(shù)進行了歸一化處理,并對處理后的單個參數(shù)設(shè)計了模糊自適應(yīng)控制算法.實驗證明該控制算法控制效果明顯優(yōu)于普通pid.算法計算量小、調(diào)節(jié)可靠、自適應(yīng)性強,能夠滿足工業(yè)應(yīng)用需要.

分析了液位水平系統(tǒng)具有非線性、上升時間長、滯后現(xiàn)象的特點，討論了常規(guī)ｐｉｄ控制器在控制中的局限性。在常規(guī)ｐｉｄ控制器的基礎(chǔ)上，引入了模糊邏輯，設(shè)計出了一種模糊ｐｉｄ控制器，對ｐｉｄ三個參數(shù)進行了在線整定。實驗結(jié)果表明這種模糊ｐｉｄ控制器具有比常規(guī)ｐｉｄ控制器更優(yōu)良的特性。

研究空調(diào)系統(tǒng)控制的優(yōu)化問題,針對變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)是一個時變、非線性、純滯后的復(fù)雜系統(tǒng),要求達到舒適節(jié)能的環(huán)境。傳統(tǒng)模糊控制和pid控制方法難以獲得較好的控制性能。為解決控制系統(tǒng)中超調(diào)量大、振蕩和控制精度不高等問題,提出了史密斯預(yù)估的自適應(yīng)模糊-pid復(fù)合控制策略。在傳統(tǒng)的模糊控制中加入自適應(yīng)環(huán)節(jié),通過模糊自適應(yīng)校正解決了因模糊規(guī)則粗糙而造成控制精度不高,適應(yīng)能力弱的問題。針對大滯后系統(tǒng),采用史密斯預(yù)估補償,減小了控制系統(tǒng)的超調(diào)和振蕩。同時,用模糊與pid相并聯(lián)的復(fù)合控制方式,提高了系統(tǒng)的動態(tài)性能指標(biāo)和穩(wěn)態(tài)精度。仿真結(jié)果證明,改進的控制策略響應(yīng)快、控制精度高、魯棒性強,為變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)的智能控制設(shè)計提供了參考依據(jù)。

中央空調(diào)的耗能問題日益引起人們的關(guān)注.由于其系統(tǒng)存在很大程度的非線性、大滯后和參數(shù)時變性,因而.采用傳統(tǒng)的pid控制有很大的困難.模糊控制的優(yōu)點是能夠得到較好的動態(tài)響應(yīng)特性,并且無需知道被控對象的數(shù)學(xué)模型,適應(yīng)性強,上升時間快,魯棒性好.但模糊控制受模糊規(guī)則有限等級的限制易引起誤差.設(shè)計中采用at89c58作為控制內(nèi)核,結(jié)合模糊控制和pid算法的優(yōu)點,提出參數(shù)自適應(yīng)模糊pid算法,通過實驗已證明了該系統(tǒng)的穩(wěn)定性、快速性及抗干擾能力,能滿足變流量控制系統(tǒng)的需要[1].