变质量俯仰系统分区间PID位置跟踪控制方法研究

变质量俯仰系统随载荷质量和俯仰角位移的变化,其俯仰体质心位置随之变化,进而其驱动转矩等因素也随之变化。为设计变质量俯仰系统的自适应控制策略,提出了俯仰机构驱动电机的分区间PID控制方法。以位置随动精度和随动时间为目标,设计了位置环三区间PID控制方法。基于ADAMS与Simulink联合仿真技术,建立了变质量俯仰系统虚拟样机模型。通过仿真与物理样机试验,对比分析经典PID和分区间PID控制算法的位置控制准确性和快速性。研究结果表明,分区间PID控制算法在规定响应时间范围内,误差精度不超过0.5°,能有效提高变质量俯仰系统的控制精度。     

基于模糊PID控制的经纬仪直流伺服系统仿真研究

天文经纬仪位置随动伺服系统对于星体的检测具有重大的影响.以天文经纬仪位置随动系统为控制对象,针对该系统的非线性、参数不确定性及对实时性和无超调的要求,将传统的PID控制算法与模糊控制算法相结合,提出了在线模糊自调整PID控制方法,并在simulink 环境下进行了仿真,仿真及实验结果表明,该算法具有良好的稳态精度和动态响应速度.     

基于模糊PID控制的经纬仪直流伺服系统仿真研究

天文经纬仪位置随动伺服系统对于星体的检测具有重大的影响。以天文经纬仪位置随动系统为控制对象，针对该系统的非线性、参数不确定性及对实时性和无超调的要求，将传统的PID控制算法与模糊控制算法相结合，提出了在线模糊自调整PID控制方法，并在simulink环境下进行了仿真，仿真及实验结果表明，该算法具有良好的稳态精度和动态响应速度。     

一种全数字舰炮瞄准随动系统仿真器

针对舰炮武器系统仿真试验和武器装备训练半实物终端的需求,设计了一种集运动控制和性能检测于一体的全数字舰炮瞄准随动系统仿真器.提出了基于DSP位置控制器、基于分段智能PID控制算法等硬、软件关键技术的实现方法,并结合KOLLMORGEN驱动器—电动机组合的参数分析和设置,进行了整体性能测试.结果表明,仿真器随动控制具有良好的带宽响应,达到各型舰炮的性能指标,并在Windows操作环境下,实现了随动性能的实时测试、显示和分析.     

柔性身管的RBF神经网络PID控制

由于舰炮身管的弯曲振动,传统的利用炮管轴角位移进行反馈控制的方法无法精确控制炮口指向。针对这一缺点,提出了一种利用炮口角位移作为随动系统位置环反馈信息的控制结构。为模拟身管的振动,应用多刚体动力学对舰炮身管进行了柔性体建模。为改进后的控制结构设计了基于RBF神经网络整定PID参数的控制器,并与传统PID控制器的控制效果进行了仿真对比,验证其对于提高随动系统控制精度的有效性。     

船舶主机数字调速仿真训练器的研制

为了研究船舶主机调速系统的特性和控制算法,将船舶主机调速系统的性能要求转化为复合PID控制算法的问题,研制基于Nabtesco MG-800Ⅲ的数字调速仿真器。非线性PID实现主机转速控制,其比例增益、微分增益和积分增益分别是控制偏差的非线性函数。模糊自整定PID实现主机油门的位置控制,其PID的3个参数随着偏差和偏差变化速度,根据模糊控制原理进行在线修改。物理仿真结果表明,数字调速器的非线性模糊自适应PID算法能提高调速系统的动态精度和抑制扰动的能力。     

三轴船舶电动摇摆模拟试验台研究

针对船舶摇摆模拟试验台系统在科学研究和船载仪器可靠性试验中的应用,设计了一种多功能三轴船舶电动摇摆试验台随动控制系统。首先对摇摆试验台进行控制建模,确定电流、速度、位置三闭环控制方案,然后采用常规PID算法设计三环控制器参数,对位置环用模糊自适应PID控制器进行优化设计。提出以变周期、变幅度和组合曲线给定的摇摆方法模拟风、浪、流干扰,对系统进行仿真研究。仿真试验结果表明,设计的系统具有响应迅速、模拟准确、可靠等特点,能够较好的模拟实际海况中船舶摇摆运动,为搭建实际试验平台奠定了基础。     

高精度随动系统的变结构控制

陀螺稳定平台控制系统是控制平台框架系统快速跟踪陀螺仪的高精度随动系统,是保证平台正常工作和精度的重要系统。用传统的PID调节器可以满足工作在系统线性区的要求。由于放大器、电机等存在饱和特性,因而在系统启动和随大的干扰产生大偏角时,系统将进入非线性区,PID调节器将难以满足稳定性的要求。滑模变结构控制器对非线性具有很好的适应性,对系统启动初始偏角没有限制要求,本文将应用变结构控制的方法对平台的控制系统进行设计。     

主机数字调速器的研究与实现

为了提高船舶主机的稳定性和操纵性,进行了主机调速系统动态特性和控制算法的研究,在此基础上进一步综合分析了远洋船舶主机在恶劣海况、频繁启停下调速的一些问题.为此,设计了PID 数字调速器,将船舶主机调速系统的性能要求转化为复合PID控制问题.PID 具有非线性、微分先行、变速积分、步进式给定、变死区、抗饱和、滤波和重复控制补偿的功能.物理仿真结果表明.PID 调速器能有效提高系统的动态精度和抑制扰动的能力.改善主机转速的稳定性.PID 将人一机特性应用于主机调速具有重要意义.     

基于IGA-PID的减摇水舱摇摆台控制仿真研究

减摇水舱设计完成后要安装在摇摆台上,通过摇摆台精确模拟在特定海况下船舶横摇运动从而对水舱性能进行检测,摇摆台动力装置为电液伺服系统,在模拟不同船型时,配重改变及系统本身零漂,零偏等干扰因素变化使得对其执行机构传统的PD控制参数整定难、适应性差从而模拟精度降低.文章对摇摆台进行数学建模及仿真模型搭建,设计了IGA-PID控制器,采用免疫遗传算法的PID控制,通过抗体间的促进与抑制反应,不依赖控制对象实现系统的自适应,从而对PID控制参数进行整定得到全局最优解.仿真结果表明,该控制算法的应用具有更好的控制效果和鲁棒性,满足水舱测试精度要求.     

基于负荷敏感技术的调距桨控制系统设计

探讨调距桨控制问题，提出了基于负荷敏感技术的调距桨控制系统设计方法，设计了积分分离式PID控制算法．应用结果表明，积分分离式PID控制算法用于负载敏感技术的调距桨回路控制是有效的．     

双体船尾压浪板伺服系统重复控制研究

为了解决WPC（穿浪双体船）尾压浪板的高精度位置控制问题,将重复控制应用在伺服系统中充当控制器,通过设计的重复控制PID控制器,使得WPC尾压浪板位置伺服系统具有高精度及鲁棒性好的特点,且具有较好的动态性能和稳态性能。针对PMSM（三相永磁同步电机）做了重复控制PID系统的仿真分析,并与常规PID控制作比较。仿真结果表明,重复控制PID控制可有效提高位置伺服系统精度,且使系统具有更强的鲁棒性,在动态和稳态性能方面都表现出较大优势。     

AUV均衡系统设计及垂直面运动控制研究

针对AUV传统均衡调节系统存在难以克服的缺陷而无法实用的问题,设计了一种新型液压均衡系统。该系统主要由油箱和安装在AUV轴线上的两个油囊组成,通过调节油箱和油囊的油量来调节AUV的姿态和浮态。同时在简化AUV垂直面运动模型的基础上,构建了深度控制、纵倾控制和浮态控制模型,并基于PID和均衡系统设计了深度控制、纵倾控制和浮态控制方法。仿真结果表明在无干扰和有干扰两种情况下,设计的均衡系统能有效控制AUV的垂直面运动;建立的AUV垂直面运动控制模型符合AUV运行特性;PID控制算法适合海流干扰下的AUV均衡控制,且具有良好的控制品质。     

自适应神经网络用于船舶动力定位系统

船舶动力定位（DP）采用一种控制系统驱动装在船上的侧推器和尾部推进器或者几个全回转的推进器，使船定位在海平面的要求位置上。船受到风、浪及流等海洋环境力的作用时会漂移离开原位置，传统的控制方法是采用PID（比例、积分、微分）反馈控制。顾和李（1994）提出了一种新的基于人工神经网络的控制方法，它具有许多优越性：①一个可随意调节的目标函数以适合不同的需求──定位精度高或节约定位能量后前馈控制并能自适应于不同的环境力变化包括非线性的波浪漂力；本文在目标函数中引入了与速度相关的项，从而提高控制质量。这一方法也可用于自动驾驶船舶沿设定的轨迹航行。计算机模拟结果表明本方法能达到很好的控制效果。     

Control system design and performance evaluation of anti-pitching fins

We have investigated the usefulness of active stabilizing fins to reduce ship pitching under varying forward speeds, and in varying wave lengths. A 4-m self-propelled model ship and an electrohydraulically driven stabilizing fin system were used in our experiment. Pitch angles, pitch rates, and ship forward speeds were measured and fed back to a controller to calculate the deflection angle of the stabilizing fin. The effects of fin nonlinearity on achievable pitch reduction performance are discussed. It is shown that the desired pitch response can only be achieved when the fin is operated in the linear region. The overall dynamic response of the ship approaches open-loop behavior when the degree of nonlinearity is high. This simple analysis of the pitch stablizing system provides basic information to ship designers. Experimental results validate these design guidelines. Received for publication on Feb. 12, 1998; accepted on Dec. 8, 1999     

遥操作机器人系统主从控制策略

近年来主从式机器人系统被广泛应用在医疗、深海等非结构性环境.在现有研究成果的基础上,研究了主从式机器人系统的控制策略.采用增量式位置控制,易于建立主端与从端的工作空间映射,并增加位置反馈提高系统的控制精度;解决了主从运动比例变化的问题;并通过搭建的主从机器人系统对位置控制策略进行验证,结果表明了系统位置控制策略的准确性和实时性.将主从位置误差引入系统的力反馈控制策略,分析系统的稳定性,并通过MATLAB/Simulink对力反馈策略进行仿真及实验验证,仿真与实验结果验证了所建立控制策略的有效性.     

基于参数自适应PID的船用阀门爆破片寿命试验机压力测试方法

文章设计的爆破片寿命试验机采用基于上下位机控制的气液增压技术实现爆破片测试压力的伺服控制。为满足气液增压爆破片压力控制这一非线性系统的控制精度要求,文章建立气液增压控制系统的数学模型,设计并应用一种基于模糊逻辑控制器以实现参数自适应调整的PID控制器。试验测试结果表明：爆破片寿命试验机不仅达到了设计要求,同时符合国家标准对阀门爆破片性能测试的相关规定,所建立的气液增压伺服系统数学模型对同类工程研究具有一定的指导意义。     

Feedback-feedforward variable gain iterative learning method adopted in electro-hydraulic position servo system北大核心CSCD

[目的]为了实现电液位置伺服系统的精确控制,提出一种反馈-前馈变增益迭代学习法。[方法]首先建立电液位置伺服系统的简化模型,然后对迭代学习控制算法进行改进,采用带遗忘因子的变增益学习律,最后开展Matlab仿真对比验证。[结果]仿真结果表明:相较于传统的迭代学习和传统PID控制,改进后的迭代学习算法具有更好的收敛性和更小的跟踪误差,可以使电液位置伺服系统快速精确地跟踪位置曲线,从而提高系统动态特性。[结论]研究成果可为电液位置伺服系统的控制性能优化及实际工程应用提供参考。     

一种基于位置观测器的电机PID控制策略

提出一种带位置观测器的电机控制策略,该方法可以避免信号突变时对系统动态品质的不良影响,从而提高了伺服电机的控制品质与鲁棒性。电机的伺服控制系统是一个闭环系统,比较常用的一种控制方法是基于PID算法的位置控制,由给定的目标位置或速度来控制电机,将检测到的位置与预定的位置进行比较,将偏差的比例、微分和积分线性组合,即可得到控制量。相比之下,采用带位置观测器的控制方法,能够有效避免微分环节可能带来的瞬时冲击。