基于Simulink的单级倒立摆仿真对比

为了实现对单级倒立摆非线性不稳定系统的稳定控制,采用极点配置和模糊控制理论中的T-S模糊模型两种方法建立倒立摆系统的状态方程模型,并进行了状态反馈控制器和模糊控制器的设计.通过Simulink对倒立摆系统进行了建模仿真和对系统控制效果的分析,结果表明:这两种模型均解决了非线性系统问题,实现了对单级倒立摆的稳定控制,并且结构简单,稳定性和快速性很好,对于其它非线性不稳定系统的控制提供了一种有效的途径.     

考虑时滞作用下的车辆主动座椅悬架鲁棒H∞控制

利用鲁棒H∞控制理论为车辆座椅悬架模型设计输出反馈控制器,并且考虑了模型的不确定性和控制输入的时滞问题.建立了车辆座椅的三自由度运动微分方程,并转化为包括参数变化和控制延迟的状态方程和包括控制指标在内的控制模型.分析了系统可通过输出反馈鲁棒镇定的充分条件,并将该充分条件转化为线性矩阵不等式（LMI）问题,通过Matlab求解出用LMI构造的输出反馈控制律.建立仿真模型并以白噪声作为路面激励与被动控制、PID控制对比验证了在路面输入扰动作用下鲁棒控制器的有效性.     

船舶进出港低速航向保持

为了在船舶进出港时,船舶处于浅水域并以低速航行,在风、浪等强扰动作用下,增强航向控制性能,减小能源损耗,选择三阶Nomoto模型,将航速和水深变化反映到模型参数的变化上,基于闭环增益成形算法设计出一种具有适应性的鲁棒PID控制器,建立基于风、浪干扰的非线性船舶运动数学模型,并用S函数来实现。用PID控制器对非线性船舶运动数学模型进行控制,在Simulink环境中对各种水深、船速及海况进行航向控制仿真。从仿真曲线可看出其航向跟踪效果良好,静差为0,且施舵合理,所设计的控制器对非线性船舶运动数学模型具有良好的控制性能。     

基于SIMULINK的直流电动机转速闭环控制系统的仿真

以直流电动机闭环控制系统为研究对象,利用SIMULINK软件建立直流电动机的闭环控制仿真模型.仿真模型中直流电动机的驱动采用晶闸管整流模块,而其转速的控制采用ASR调节器进行反馈控制.通过调节PID调节器的参数,观察直流电动机转速、电流及其他参数特性的变化情况,得到P控制、PI控制、PID控制作用下的直流电动机转速闭环控制系统的优缺点.     

暖通空调系统的新型模糊自调节PID控制

针对暖通空调系统中由于存在高度非线性,外部扰动,多变量等因素而难以控制的现状,提出一种利用模糊控制器的解析表达式实时调节PID控制器各参数的新型模糊PID控制算法。闭环系统中的模糊模型在发挥控制作用的同时,作为调节器实现了对PID控制器各参数的在线自适应调节,并且给出了具体控制算法设计。仿真结果表明与传统PID控制器相比,这一新型模糊PID控制器具有超调量小,调节时间短,鲁棒性强等优良的控制性能。     

一种典型多变量非线性系统研究

以典型多变量非线性系统——球棒系统为研究对象，用拉格朗日方程建立其数学模型，并用现代控制理论中的状态反馈的方法设计该非线性系统的控制器。无论小球在棒的什么位置，棒的角度如何，该控制方法都能使小球稳定在棒的中心位置。利用工具Matlab进行仿真，结果表明了状态反馈方法的有效性。     

基于蚁群算法优化的EPS系统PID控制

汽车电动助力转向系统是一个非线性时变的复杂系统,在对它进行控制时,单独采用常规PID控制难以达到平稳准确的效果,在此加入蚁群算法(ACO)对其进行优化而得到稳定的最优参数解.根据车辆动力学关系,建立了两自由度整车模型、电动助力转向系统模型以及带有蚁群算法优化的PID控制器模型.通过Matlab,对该模型进行仿真分析.仿真结果表明,蚁群算法和PID控制的结合,使系统控制更精确、运行更加平稳.     

基于反馈线性化的船舶航向保持模糊自适应控制

针对诺宾（Norbin）非线性船舶模型,基于反馈线性化方法和由径向基函数（RBF）神经网络构建的模糊系统的逼近能力,提出了基于反馈线性化的船舶航向保持模糊自适应控制算法。运用泰勒级数展开的线性化技术,使模糊系统的所有参数均可实时调节,引入了鲁棒控制消除模糊逼近系统带来的误差,在李雅普诺夫稳定性理论的基础上导出了自适应控制率。该算法可以确保闭环系统渐近稳定,使系统的模型跟踪误差为0,优于传统的PID控制策略,具有良好的自适应能力。     

永磁电磁混合Halbach阵列电动悬浮的稳定性控制

为了研究不同控制方法下永磁电磁混合Halbach阵列的电动悬浮稳定性,首先,利用电磁场理论对系统悬浮力2D解析式进行了推导,并搭建有限元模型对其进行了验证;其次,建立了系统垂向动力学模型,设计了基于气隙反馈的定气隙PID控制器和变气隙PID控制器;最后,仿真分析了系统受到外界扰动时的悬浮气隙及线圈电流波形. 研究结果表明:当系统受到1 mm轨道沉降扰动时,两种控制器均能使系统稳定运行于额定状态,且动态过程一致;当系统受到 ±1000 N扰动力作用时,定气隙PID控制器可使系统稳定悬浮于额定气隙30 mm位置,且稳态线圈电流分别为2.12 A/mm2和 ?2.17 A/mm2,变气隙PID控制器则使系统分别稳定悬浮于28.5 mm及31.6 mm位置,且稳态线圈电流均为0.      

基于模糊PID控制的线控转向系统侧向稳定性分析

建立线控转向系统车辆侧向干扰下的非线性三自由度整车动力学模型,研究侧向干扰对汽车操纵稳定性的影响。分析采用PID控制的侧向稳定性控制效果,并采用模糊PID控制对转向电机主动控制。结果表明,线控转向系统中采用模糊PID控制实时整定PID控制参数,可有效提高各种侧向干扰下的整车侧向稳定性。     

基于模糊PID控制的线控转向系统侧向稳定性分析

建立线控转向系统车辆侧向干扰下的非线性三自由度整车动力学模型,研究侧向干扰对汽车操纵稳定性的影响。分析采用PID控制的侧向稳定性控制效果,并采用模糊PID控制对转向电机主动控制。结果表明,线控转向系统中采用模糊PID控制实时整定PID控制参数,可有效提高各种侧向干扰下的整车侧向稳定性。     

三容水箱T-S模糊PID控制

结合非线性模型线性化方法、PID控制结构及基于T-S模型的模糊控制技术,提出了三容水箱的T-S模糊PID控制策略.在Matlab下建立三容水箱控制的仿真模型并进行仿真研究,结果验证了控制策略的有效性和正确性.     

基于PID控制的EPS系统建模仿真研究

在分析电动助力转向系统数学模型的基础上,构建了基于MATLAB/Simulink的电动助力转向系统仿真模型。采用曲线型助力特性曲线,基于PID控制策略对电动机目标电流进行闭环跟踪控制。分析结果表明:所研究的PID控制策略具有良好的助力性。     

永磁同步电动机的随机位置控制

通过在相电压和外部负载中分别加入维纳过程和马尔科夫过程,建立考虑随机干扰量影响的永磁同步电动机动态模型。以转子位移、转子转速和三相相电流为状态,研究转子位移的随机跟踪问题。基于建立的动态模型,考虑马尔科夫跳变参数的随机反步控制技术,设计了实现转子位移跟踪的随机反馈控制器。对建立的动态模型和设计的随机反馈控制器组成的闭环系统进行稳定性分析。分析结果表明,闭环系统有唯一解,且位置跟踪误差的L4范数可依概率被调节到原点任意小的邻域。     

基于PID控制的EPS系统建模仿真研究

在分析电动助力转向系统数学模型的基础上,构建了基于MATLAB/Simulink的电动助力转向系统仿真模型。采用曲线型助力特性曲线,基于PID控制策略对电动机目标电流进行闭环跟踪控制。分析结果表明:所研究的PID控制策略具有良好的助力性。     

基于Lipschitz观测器的新型离合器执行机构控制算法

在并联混动车辆中,为实现在系统反馈状态下,通过控制膜片弹簧离合器分离轴承位置对摩擦转矩高质量的伺服控制,同时避免对有噪声执行机构位置信号进行微分来获取速度,设计了基于状态观测器的新型位置控制算法,弥补了速度传感器的缺失.分析了膜片弹簧、波形弹簧及分离指弹性特性对分离轴承端载荷的影响,导出了执行机构非线性状态方程,以此设计前馈补偿器,同时将Lipschitz非线性状态观测理论用于观测执行机构位置、电机转速及分离轴承作用力.仿真结果初步验证了上述控制算法的可行性及观测器良好的鲁棒性,即:若观测器中蜗轮蜗杆效率与实际值存在偏差,对位置及转速的观测存在稳态误差,前者可忽略,后者不超过可接受的10 r/min;位置信号中噪声几乎完整地出现在对自身及作用力观测值中,但不影响转速;从动盘磨损后,对位置及转速观测效果较好,但对作用力的观测存在稳态误差,幅值不超过25 N.      

倾摆控制系统对摆式列车动力学性能的影响

从研究摆式列车的控制方法入手 ,讨论摆式列车的 PID控制策略及其系统的组成。建立了带有闭环控制系统的摆式客车力学仿真模型 ,并对控制系统的特性参数、滞后时间和控制系统失效等问题对摆式客车曲线通过性能的影响展开仿真分析 ,以得出摆式客车安全性能指标的定量结果     

考虑驾驶风格的闭环反馈车速引导方法研究

信号交叉口的车速控制不当会降低车辆的燃油经济性甚至引起追尾碰撞事故,车路协同环境下的车速引导系统可以有效提高信号交叉口处的通行效率和燃油经济性。现有车速引导研究大多忽略了驾驶员风格的差异性,将导致驾驶员无法准确跟踪引导速度。针对该问题,建立考虑驾驶风格的闭环反馈车速引导模型。首先,分析不同风格驾驶员车辆最大纵向加速度的概率分布;其次,研究闭环反馈车速引导方法,使驾驶员更准确地跟踪引导车速;然后,基于机会约束规划方法优化闭环反馈车速引导模型,使模型更加符合驾驶员的不同风格;最后,在MATLAB/ Simulink环境中设计仿真场景,对激进型、适中型和保守型3种闭环反馈车速引导模型进行仿真分析。仿真结果表明：相较于传统车速引导模型,本文模型可使不同风格的驾驶员更容易跟踪引导车速,其中,激进型和适中型车速引导模型可以使车辆以更短的时间通过交叉路口,保守型车速引导模型可以提高车辆在绿灯相位通过交叉口的概率。本文方法可以有效地提高信号交叉口的通行效率。     

基于联合型模糊PID的非线性空气悬架建模与控制

为提高汽车空气悬架的行驶平顺性,针对空气弹簧的非线性特性,建立空气弹簧关于气囊压力、有效面积、垂向变形等因素有关的弹力模型.利用所建立的空气弹簧弹力模型建立单轮1/4车辆动力学模型.以车身加速度最小为控制目标,设计并建立非线性空气悬架的联合型模糊PID控制器.运用MATLAB/Simulink仿真软件,以气囊压力变化所产生的力作为控制输出量,进行计算机动态仿真.仿真结果表明：与被动空气悬架相比,针对非线性空气悬架所设计的联合型模糊PID控制器对车辆平顺性与道路友好性有显著的改善.     

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无论是经典还是现代控制理论,大多是建立在线性系统基础上,目前对非线性系统还没有比较成熟的理论.常规PID控制在对象变化时,控制器的参数不能自动修改适应.将模糊控制与PID控制相结合,利用模糊推理方法实现对PID参数的在线自整定,设计了一种模糊自适应PID控制器.在分析汽车模型的基础上,采用PID控制、模糊自适应PID控制两种方法,联合Simulink软件分别对汽车的防抱死制动系统（ABS）进行刹车运动仿真研究,极大地提高了模糊控制方法和PID控制算法的应用性能.结果表明,模糊自适应PID控制方法可以达到更好的制动效果,提高了系统的动态性能和安全性能.