李岩[1]2008年在《模糊PID控制在液位控制中的应用》文中研究指明液位控制是工业控制中的一个重要问题,针对液位控制过程中存在大滞后、时变、非线性的特点,为适应复杂系统的控制要求,人们研制了种类繁多的先进的智能控制器,模糊PID控制器便是其中之一。模糊PID控制结合了PID控制算法和模糊控制方法的优点,可以在线实现PID参数的调整,使控制系统的响应速度快,过渡过程时间大大缩短,超调量减少,振荡次数少,具有较强的鲁棒性和稳定性,在模糊控制中扮演着十分重要的角色。本文介绍了模糊PID控制在双容水箱的液位控制系统中的应用。首先建立了液位控制系统数学模型,介绍了PID控制、模糊控制以及模糊PID的基本原理,然后利用MATLABI具对控制对象进行了跟踪设定值、适应对象参数变化和抗扰动特性方面的仿真研究。仿真结果表明:模糊PID控制算法与常规PID算法相比具有鲁棒性强和动态性能好等特点,该控制方法对于双容水箱系统控制是有效的。
王湛[2]2008年在《铝粉制备雾化控制系统的设计及应用》文中研究表明随着国际、国内市场的不断发展,对产品质量的要求越来越高。因此追求高质量的产品、低成本的消耗成为企业能否在激烈的市场竞争中立于不败之地的最首要的保证。氮气雾化法生产铝粉具有细粉率高,铝粉活性好,球形铝粉成型率高,生产安全等优点。本论文通过详细分析铝粉氮气雾化的现场工艺、控制要求和过程特点,采用先进的自动控制技术完成了铝粉氮气雾化综合自动化控制系统的设计,达到了对铝粉氮气雾化过程变量的实时检测,工艺流程的实时监控,过程参数的实时控制。本论文的主要工作如下:(1)论文结合铝粉氮气雾化生产过程的工艺特点及技术要求,提出了由设备控制级和过程监控级二层结构组成的铝粉氮气雾化生产过程综合自动化系统。详细介绍了基于GE90—307LC和工业以太网技术的铝粉氮气雾化过程综合自动化的硬件组态、网络配置和控制功能,实现了铝粉氮气雾化生产过程的集中管理和分散控制。(2)铝粉氮气雾化生产过程综合自动化控制系统的软件设计采用模块化的设计思想,下位机PLC程序负责现场数据的采集、滤波和反馈控制;上位机采用组态软件MCGS进行系统集成,用于提供直观友好的人机界面。(3)结合基于蚁群算法优化PID控制器参数和比例因子模糊控制相结合的控制思想,设计了一种复合PID控制器。理论分析和试验仿真研究表明,该复合PID控制器既保持了PID控制的稳定误差小、稳定性好的优点,又具有模糊控制自适应和调节速度快的特点,能够很好的保持铝液温度的稳定,提高了铝粉的日生产量和细粉率,为企业创造了很好的经济效益。总之,铝粉氮气雾化综合自动化系统的投入运行,很好地满足了铝粉氮气雾化生产过程的需要,实现了过程参数的稳定化控制,完成了工业过程优化控制的设计,为提高工艺操作水平和管理水平创造了条件。
来长胜[3]2007年在《基于遗传算法—模糊技术的火电厂主汽温控制系统的研究》文中研究说明在火力发电厂中，锅炉的主蒸汽温度控制系统的控制对象过热器是在高温、高压条件下工作的。锅炉出口的过热蒸汽温度是整个汽水行程中工质的最高温度，主蒸汽温度的稳定对机组的安全经济运行非常重要，所以对主汽温的控制有较高的要求。但是由于电厂主汽温是一个典型的具有大迟延、大惯性、非线性及时变性的复杂系统，利用经典控制理论对主汽温进行控制存在一些不足。本文在常规PID控制的基础上，采用遗传算法与模糊技术结合的PID控制策略。该策略采用基于改进遗传算法的改进自适应模糊PID控制系统，从而实现对主汽温的有效控制。本文首先介绍了模糊控制技术的组成、结构、原理，并对目前现有的已提出的各种模糊PID控制器作了总结和阐述。选定一个大迟延、大惯性对象，用目前现有的各种CRI-I型模糊PID控制器和本文采用的改进自适应模糊PID控制器对选定对象进行了控制，并根据仿真结果作比较，来说明本文采用的模糊控制器的优越性；然后介绍了遗传算法的基础知识，并介绍了遗传算法的各种改进措施。通过求函数极大值进行仿真研究，来说明本文采用的改进的遗传算法的有效性；接着介绍了火电厂主蒸汽系统的工艺流程，以说明过热器在锅炉中的布置。进而分析了影响汽温变化的种种因素以及汽温对象的特性，以说明目前广泛采用喷水减温作为控制汽温手段的原因，并且得到了对象的数学模型；最后把本文采用的改进自适应模糊PID控制器和改进的遗传算法结合起来，用改进的遗传算法对自适应模糊PID控制器的参数进行寻优。利用基于改进遗传算法的改进自适应模糊PID控制器对主汽温控制系统进行设计，该设计为：将本文采用的基于改进遗传算法的改进自适应模糊PID控制器用于主汽温温差控制系统的二级减温水控制系统，作为串级系统的主调节器。本文采用MATLAB语言对二级减温水系统进行仿真分析，用基本的遗传算法和本文采用的改进遗传算法对模糊控制器的参数寻优，以说明改进遗传算法的有效性，同时得到控制系统的阶跃响应曲线。并通过改变被控对象的参数和系统受干扰情况下的仿真结果来说明本文采用的基于改进遗传算法的改进自适应模糊PID控制器对二级减温水控制的自适应性和抗扰性。仿真结果表明：本文所采用的基于遗传算法一模糊技术的PID控制系统具有较好的自适应能力，其控制品质和鲁棒性都明显优于常规的PID控制系统。即便是被控对象的参数发生较大的变化和系统有扰动的情况下，仍能保证系统良好的动、静态特性。采用基于改进遗传算法的改进自适应模糊PID控制器的二级减温水系统的调节品质是较好的，再配以温差控制方案，将能对主汽温控制起到很好的作用。
卓越[4]2007年在《基于内模原理的PID控制器参数整定的研究》文中指出针对典型的工业过程对象,本文首先阐述了常规的PID控制器参数整定方法。然后从鲁棒控制的叁个基本问题,即模型不确定性信息、鲁棒稳定性和性能指标、鲁棒控制器的设计入手,利用范数有界模型不确定性描述法设计出了基于内模控制原理的不确定系统的鲁棒控制器。本文将模型中的纯滞后环节采用二阶非对称Pade近似法并首次应用于FOPDT和SOPDT过程共八种系统中,并采用兼顾鲁棒性和性能的ISE-M整定方法导出了IMC-PID控制器的解析公式和滤波器参数整定结果。最后,将文中讨论的整定方法应用到火电厂增压流化床锅炉床温控制系统中并进行仿真研究,结果表明所设计的鲁棒控制系统只有滤波器的时间常数是需要整定的参数,方法比较简单,并且在系统特性变化的情况下具有很强的鲁棒性和抗干扰能力。
黎职富[5]2008年在《基于高频PWM的电液比例控制系统的研究与设计》文中研究表明电液比例控制技术是工程机械的核心技术之一,经过六十多年的发展,它由一项单一的技术,形成了目前机电液一体化、智能化、信息化的综合自动化系统。在我国由于起步晚,技术水平低,汽车起重机生产企业往往需要从国外引进电液比例控制系统核心控制器,以提升自身产品的竞争力。但是进口的控制器产品一方面价格偏高,造成汽车起重机整车成本高昂;另一方面它是通用产品,难以适应国内的汽车起重机的某些特殊作业环境,以致故障不断。因此,自主研发设计汽车起重机电液比例控制系统及其核心控制器,已成为国内汽车起重机生产企业的当务之急。本文密切结合湖南省科技攻关重点项目进行研究,围绕“汽车起重机电液比例控制系统”的开发做了大量的工作。论文综述了电液比例控制技术的发展历程及发展方向。在分析汽车起重机液传动系统数学模型的基础上,针对该模型的非线性、大滞后及不确定性特点,本文构建了一种新型的控制器—模糊神经网络PID控制器,将模糊神经网络与常规PID控制器相结合,调整PID控制器的叁个参数,实现了对液压马达转速的精确控制。另外,汽车起重机的机械结构决定了其电液比例控制系统只能采用主从式双CPU结构,在复杂的施工环境下,节点之间可靠通讯成了迫切需要解决的问题,针对这一问题,论文在对比各种工业控制组网方式的基础上,提出了利用CAN总线实现主从节点的通信方案。并在ARM硬件平台和μC/OS-Ⅱ微内核软件平台上实现了CAN总线应用层协议—CANopen协议。最后,本文针对无位置反馈的电磁比例阀,设计了高频PWM波驱动模块,使线圈平均电流和颤振信号独立可调,并实现了线圈电流的闭环控制,可以很大程度上解决没有位移反馈带来了定位精度不够、响应速度减慢的问题,更重要的是,该驱动模块能够有效降低摩擦,减少电磁铁的磁滞现象。核心控制器的实验表明,本文设计的汽车起重机电液比例控制系统已实现设计需求,具有稳定可靠、操作方便等优点,表明本文所研发成果的有效性和实用价值。
马占有[6]2007年在《模糊PID控制技术在烘干炉单片机温度控制系统中的应用研究》文中认为本课题来自电机厂电机烘干处理设备控制系统的改造。电机烘干处理作为电机生产过程中的一个重要的工艺,直接影响电机的性能和使用寿命。本文以烘干炉为被控对象,分析了PID控制和模糊控制的优缺点,将PID控制和模糊控制的优点结合起来,采用模糊规则在线整定PID的K P、K I、K D叁个参数的模糊自适应PID控制方法。文中用MATLAB软件对PID控制、模糊控制和模糊自适应PID控制的控制性能和抗干扰能力分别进行了仿真研究,仿真结果表明参数模糊自整定PID控制能满足调节时间短、超调量小且稳态误差在±1℃内的控制要求,对干扰有很强的抑制能力,因此本论文最终确定采用模糊自适应PID控制方案;另外对其进行了鲁棒性分析,仿真结果表明,它对一阶惯性滞后模型的适应性很强,基本上都能达到相应速度快、超调小、稳态误差很小的理想效果。文中以模糊自适应PID控制算法为基础,设计了两级计算机集散型控制系统来控制叁台烘干炉。下位机以AT89C52单片机为主体,构成一个能进行较复杂的数据处理和复杂控制功能的智能控制器,使其既可与微机配合构成两级控制系统,又可作为一个独立的单片机控制系统,具有较高的灵活性和可靠性。单片机根据输入的各种命令,进行智能算法得到控制值,输出脉冲触发信号,通过过零触发电路驱动双向可控硅,从而加热烘干炉。上位机在WindowsXP环境下开发,可监控多台下位机。本文提出的基于模糊的自适应PID控制算法的控制系统具有真正的智能化和灵活性,有自动检测、数据实时采集、处理及控制结果显示等功能,所获的控制精度较高。
宋英哲[7]2007年在《模糊控制在供水系统中的应用研究》文中认为本文针对变频恒压供水系统中控制对象数学模型难于精确建立,系统具有非线性和时滞性的特点,设计了模糊PID控制器,通过模糊规则在线调整PID控制器的叁个参数。针对恒压供水系统中存在的纯滞后问题,引入Smith预估器进行补偿,并通过MATLAB进行了仿真,结果表明系统的动态响应和稳态精度都得到了加强。系统硬件采用PLC控制变频器实现恒压供水,通过安装在供水管道出口的压力变送器将管网压力转换成电信号,通过设计好的模糊控制器来调节变频器的输出频率,进而调节水泵转速实现恒压供水,当PLC接收到变频器的频率超限信号,可适时进行变频泵逻辑切换。较传统的供水方式相比,该系统具有明显的节能效果和稳定特性,具有广阔的应用前景。
杨巧玲[8]2008年在《无刷直流电机自抗扰控制系统研究》文中指出永磁无刷直流电机(Brushless DC Motor)是一种性能优越、应用前景广阔的电机,它的进一步推广应用,在很大程度上有赖于对控制性能的提高。永磁无刷直流电机具有时变、非线性、强耦合等特征。传统的控制策略虽然算法简单、快速性好、控制精度高,但在被控对象数学模型不确定或为非线性时,通常较难满足系统要求的静、动态性能指标。基于人工智能的控制方法,具有无需依赖控制对象精确的数学模型和能够抑制时变、参数扰动等因素对系统影响的特性,但由于运算量大、控制规则不易调整等致使控制效果不够理想。因此,寻求一种更加适合BLDCM控制系统的控制策略势在必行。一种新型的非线性控制器——自抗扰控制器(Auto-disturbances-rejection Controller)的提出为解决这样一个问题提供了契机。自抗扰控制器是一种不依赖于系统模型的非线性控制器,它通过非线性变换,将非线性系统实时动态地转化为线性系统的积分串联型结构,从而实现动态系统的反馈线性化,具有超调低、收敛速度快、精度高、抗干扰能力强等特点。综上所述,提出了无刷直流电动机自抗扰控制方案。该控制方案不需要精确电机参数就可以实现干扰补偿,控制器的设计也不需要建立电机的精确数学模型。自抗扰控制器利用其内部的扩张状态观测器可以估计出系统的内、外扰,据此将电机等效为由两个线性系统构成的串联对象,然后设计两个一阶自抗扰控制器实现对电机的内、外环控制。在此基础上在Matlab/simulink中进行了仿真试验。仿真结果表明,自抗扰控制器对无刷直流电动机模型的不确定性和外部扰动变化具有较强的适应性和鲁棒性,控制器算法简单,系统具有良好的动态响应性能。
麻博[9]2008年在《车辆自动驾驶中的速度跟踪控制策略研究》文中研究指明对于自动驾驶中的车速跟踪控制这一受环境等不确定因素干扰较大、对象模型实时变化的非线性复杂运动过程而言,仅依靠传统的控制策略进行速度调节无法达到准确、快速的跟踪效果。模糊控制法是一种不需要知道控制对象精确数学模型的智能决策法,其思想是以模糊集合论、模糊语言变量和模糊逻辑推理为基础来模仿人的思维决策去控制模型复杂或不确定性较强的对象。实质上,模糊控制就是通过收集整理和分析启发式规则及人类经验(即模糊IF-THEN规则)来设计控制器,这与从控制对象的数学建模开始然后再为对象模型设计控制器的传统控制法有着根本的不同。因此,用模糊控制方法对车速实施跟踪控制就成为了解决运动车辆速度控制的一种可行方案。本文结合自适应控制理论,设计了一种模糊自适应控制器用于自动驾驶中的车速跟踪控制。该控制器是模糊控制与PID控制结合的联合控制器,通过模糊推理调节PID控制器叁个参数增量的大小来实现PID参数的自动调节,从而达到车速跟踪的目的。仿真实验表明该算法具有一定的快速性和自适应性,但受环境干扰较大。运用免疫系统的反馈机制对模糊PID控制器进行改进,可克服上述缺陷。改进的免疫PID模糊控制算法通过对主控制器比例环节系数变化量的模糊免疫自适应调节,使控制器的自适应功能得到加强。仿真实验表明,将模糊控制、免疫反馈机制和PID调节有效地结合起来的免疫PID模糊控制器不但使车速跟踪过程具备了很强的自适应性和鲁棒性,能够迅速适应外界变化,而且对于车速跟踪中的稳态和动态性能也有着很大的提高,极大地改善了速度控制的品质。
李牡丹[10]2008年在《基于模糊PID控制的智能化配料秤仪表的设计与实现》文中研究指明随着传感器、微机技术和智能控制理论的崛起,称重技术得到了迅速发展,称重仪表在数字化、微型化和智能化等方面都有了长足的进步,称重仪表的研究与开发也进入了一个新的阶段。配料皮带秤作为一种动态控制型衡器,广泛应用于冶金、煤炭、化工、建材等行业的物料配料中,因此进一步采用新技术,提高动态称重的准确度,增强智能控制功能是目前配料皮带秤仪表研究与发展的趋势。本文是以山西万立科技有限公司太原高新区2007年度创新基金科技攻关项目“基于智能模糊控制的嵌入式称重系统”项目(2007—KG35)为背景进行撰写的。本文重点分为两部分,一是为了满足配料秤系统数据采集的安全性和可靠性,选用双通道信号采集单元,并在系统中实现了双路运算与处理;二是为了增强仪表的智能性,在PID调节输出中提出了采用模糊PID控制的方法。目前的配料秤系统通常采用传统的PID控制算法,3个参数事先被预置好,现场操作人员需要根据实际情况和经验来确定合适的控制参数,这个过程往往需要花费较长时间,而且控制对象容易受到现场各种因素的影响,确定了的参数无法满足这些变化。而采用模糊PID控制可以将现场操作人员的控制经验变成计算机可以接受的数学模型,让计算机代替操作人员进行有效地控制,实时在线调整PID参数,从而达到控制要求。本论文主要包括五个部分对系统进行设计:第一部分介绍了配料皮带秤系统的组成结构和工作原理。第二部分介绍了智能化配料秤仪表硬件设计的原理及其实现,详细介绍了各硬件的组成及相关功能。主要包括:ADuC845单片机系统、重量信号输入、速度信号采集、时钟与数据存储、液晶显示与键盘接口、微型打印机接口、4～20mA电流输出、开关量输出、电源单元。第叁部分介绍了模糊PID控制器的设计原理及实现步骤。对配料秤仪表中采用模糊PID控制进行了详细的分析与设计,最终将调节PID参数的控制查询表变成计算机可以接受的数学模型,用单片机实现对模糊控制查询表的存储与查询,从而实现对PID控制参数的实时修改。第四部分介绍了智能化配料秤仪表软件程序设计。主要介绍了主函数、系统初始化、数据处理、模糊PID调节输出、通讯任务等几个部分。第五部分对智能化配料秤仪表性能进行测试并得出了结论,基本满足GB/T 7724-1999要求;对配料秤系统采用模糊PID调节输出的方法进行了仿真,结果表明采用模糊PID调节输出能更好地适应被控对象的变化。同时对将来提高仪表的精度及实际应用提出了新的展望和见解。
参考文献：
[1]. 模糊PID控制在液位控制中的应用[D]. 李岩. 合肥工业大学. 2008
[2]. 铝粉制备雾化控制系统的设计及应用[D]. 王湛. 辽宁科技大学. 2008
[3]. 基于遗传算法—模糊技术的火电厂主汽温控制系统的研究[D]. 来长胜. 太原理工大学. 2007
[4]. 基于内模原理的PID控制器参数整定的研究[D]. 卓越. 华北电力大学（河北）. 2007
[5]. 基于高频PWM的电液比例控制系统的研究与设计[D]. 黎职富. 湖南大学. 2008
[6]. 模糊PID控制技术在烘干炉单片机温度控制系统中的应用研究[D]. 马占有. 西北第二民族学院. 2007
[7]. 模糊控制在供水系统中的应用研究[D]. 宋英哲. 辽宁工程技术大学. 2007
[8]. 无刷直流电机自抗扰控制系统研究[D]. 杨巧玲. 兰州理工大学. 2008
[9]. 车辆自动驾驶中的速度跟踪控制策略研究[D]. 麻博. 中北大学. 2008
[10]. 基于模糊PID控制的智能化配料秤仪表的设计与实现[D]. 李牡丹. 太原理工大学. 2008
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