基于PID算法ATO系统的仿真研究

基于现有列车运动模型,设计了列车速度闭环仿真模型,其中控制器采用PID控制算法,当系统输入波浪形V-S曲线时,在PID控制器控制参数设置恰当的情况下,系统输出的V-S曲线具有较为满意的跟随性,在输出的加速度曲线中在列车的启动阶段和中间速度波动阶段会有尖峰波动现象。针对基于PID控制算法的ATO系统出现的问题进行了分析。     

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。     

CRH5动车组牵引脉冲整流器自适应优化控制方法研究

针对CRH5动车组牵引主回路脉冲整流器在牵引网压波动下的稳定性问题,提出一种基于自抗扰算法的参数自适应优化控制策略。在CRH5动车组牵引脉冲整流器现采用的dq双环控制结构基础上,针对电流内环采用最速综合fal函数实现控制响应及控制量大小随误差变化自适应调整,基于状态空间方程构建一阶线性自抗扰电压外环控制器以实现对系统扰动的观测及跟踪。由此改善控制器对外部扰动的估计及补偿能力,增强控制器对车网耦合特性变化的适应能力。通过Matlab/Simulink仿真对比分析了基于PID控制和基于参数自适应优化控制的dq电流控制器性能,仿真结果表明,基于参数自适应的dq电流优化控制策略下的整流器直流侧输出电压在启动过程中超调量更小,且在应对网压波动时输出电压波动恢复后的稳态误差小于指标值的1/6,抗干扰能力更强。为进一步验证该控制器应对网压低频振荡的抗扰动效果,在RT-LAB半实物实验平台上搭建动车组-牵引网级联耦合模型对比分析2种控制策略下的牵引网网压波形。结果表明：基于参数自适应的dq电流优化控制更能适应多列动车组同时接入而引发的扰动,抑制牵引网网压大幅度振荡;fal电流环的参数自适应特性能改善控...     

基于自适应模糊滑模的列车精确停车制动控制算法

针对高速列车自动驾驶系统精确进站停车问题,基于列车动力学模型和列车制动系统模型,设计1种自适应模糊滑模控制器,通过模糊切换以补偿列车运行过程中受到的基本阻力、线路附加阻力以及外部未知随机扰动等非线性扰动的影响。根据滑模控制理论,利用列车运行过程中的状态偏差,设计基于跟踪误差的等效控制器,以求解列车制动等效控制量;考虑外部扰动,基于优秀司机驾驶经验的模糊推理规则,设计切换控制器,以得到精确控制量。采用本文控制算法对列车制动过程进行仿真验证,并与传统的PID控制和基于指数趋近律的滑模控制进行对比。结果表明:在考虑附加阻力和外部扰动情况下,自适应模糊滑模控制器能够柔化非线性切换控制信号,削弱滑模控制固有的抖振现象,实现对参考轨迹的精确跟踪,并最终实现精确停车;即使在列车制动系统实际控制输出出现偏差时,设计的控制器仍能控制列车精确跟踪参考制动曲线。     

六相感应电机反推自适应的矢量控制研究

针对六相感应电机运行时存在参数变化与负载扰动等问题,从其数学模型出发,提出了一种六相感应电机反推自适应的矢量控制方法。该方法运用非线性的反推控制器取代传统的PI控制器,实现转子电阻与负载转矩的实时估计,能够保证系统在参数发生变化的情况下实现电机对给定信号的跟踪控制。在MATLAB/Simulink中进行仿真验证,结果表明:所提出的控制方法与传统的PI控制方法相对比,可以保证系统全局稳定、明显提高系统的动静态性能和鲁棒性。     

基于CMAC的摆式列车倾摆控制研究

摆式列车是具有诸多不确定因素的动态系统,其倾摆系统的控制是摆式列车成功的关键,利用传统控制方式很难得到倾摆系统较好的控制品质。本文针对摆式列车的特点提出一种基于CMAC神经网络与PID相结合的倾摆系统并行控制方法。该方法利用传统PID实现反馈控制,保证系统的稳定性,且抑制扰动;利用CMAC神经网络控制器实现前馈控制,确保系统的控制精度和动态响应速度。此外,该并行控制算法相对简单,实时性好,易于在倾摆控制系统中实现。通过对阶跃信号、正弦波信号和方波信号的跟踪仿真,表明该算法克服了传统控制的不足,增强了倾摆系统的控制精度,提高了系统的动态响应速度,并且使系统具有较强的抗干扰性和鲁棒性。     

磁悬浮列车悬浮系统的非线性PID控制

针对磁悬浮列车传统PID控制器的不足,通过分析PID控制器的特点,引入系统误差参数,设计出非线性PID控制器,实现悬浮系统稳定悬浮。仿真和试验结果表明,该非线性PID控制器结构简单、易于实现、响应快、无超调、精度高、抗扰动能力强,控制性能明显优于传统PID。     

铁路货车制动梁组装机械手移动控制方法

针对铁路货车制动梁组装多变的需求与环境,文中设计了一种铁路货车制动梁组装机械手移动控制方法,以提升机械手在不同干扰条件下的移动控制精度。在构建组装机械手模型结构后,建立机械手电枢回路电压平衡方程。针对伺服电机控制机构,采用模糊PID融合方法,在设计加权调节因子的基础上,以控制参数定性范围为约束,根据误差绝对值动态调整不同模糊PID控制器的输出强度,并利用粒子群算法优化PID数字控制器,进一步提高控制精度。试验结果表明:该方法在无波形干扰与有波形干扰条件下均具备较高的控制精度,且各关节移动控制误差较低。     

基于改进灰色预测模糊PID控制的列车多目标优化研究

针对列车自动驾驶(ATO)系统各性能指标最优问题,充分考虑灰色预测控制、模糊控制与PID控制各自的优点,提出一种改进灰色预测模糊PID控制算法。以准时性、舒适性、精准停车及能耗为指标,列车动力学方程为约束,构建列车运行多目标模型;然后采用遗传算法优化该模型,根据MATLAB软件得到列车运行目标曲线;最后利用Simulink模块搭建PID控制器仿真模型、模糊PID控制器仿真模型和改进灰色预测模糊PID控制器仿真模型,获得其对应的跟踪曲线。选用车型和线路仿真模拟,仿真结果表明:改进灰色预测模糊PID控制算法比PID控制算法和模糊PID控制算法在提高列车运行的准时性、舒适性、停车精确性以及降低能耗方面更有效。     

变积分参数模糊PID控制器的设计

为改善温控系统的控制品质,针对目前在大惯性、大滞后、非线性的温控系统中普遍存在的静态误差的问题,提出可变积分参数模糊PID控制方法。在模糊PID复合控制的基础上,增设模糊变积分参数控制环节。实时控制时采用分段控制的方法,先通过变积分规则库。对实测的系统误差与误差变化率进行模糊推理,在线调节积分参数;然后由模糊推理产生比例因子的调节规则,对比例因子实行调节,多项举措有效提高了系统的控制效果。仿真研究表明系统的鲁棒性和自适应能力增强,系统的动、静态性能明显优于常规PID控制器,可推广到高精度要求的温控系统。