摘要：真空蝶阀广泛应用于中、低真空环境下的压力控制,由于蝶阀压力控制系统具有强非线性和时滞性,使得常规比例积分微分(pid)控制算法无法满足真空蝶阀对高精度压力控制的需求。为了提高真空蝶阀的压力控制性能,文章设计了一种带校正函数的改进模糊pid控制算法。实验结果表明,由于采用了模糊pid控制,新控制器在超调量和调节时间上远好于传统pid控制器;并且借助校正函数,新控制器可以明显改善系统的非线性影响,提高系统的响应速度以及控制精度。优化后的模糊pid控制器在动态性能、控制误差和目标跟踪速度上均优于传统方法,显著提升了真空蝶阀的压力控制性能。

摘要：针对磁力搅拌器的电阻炉盘具有大滞后、非线性以及无法精确获得数学模型的问题,在温度-电流串级控制的基础上提出了一种基于模糊pid的磁力搅拌器温度控制方法,能够更好地应对电阻炉盘的特性。通过模糊化输入和输出,利用模糊规则进行推理,根据实时的温度偏差和变化率来调整控制器的输出,以实现更快的响应并且减小超调的程度。pid控制器的比例、积分和微分部分也能够对系统进行精确调节,进一步提高温度控制的准确性。实验表明,在50~350℃的温控范围之间,系统的稳态误差在±1℃内,并且超调量小,可以满足磁力搅拌器的应用需求。

摘要：为有效降低系统固有频率,获得外部振动在多频段的强衰减,以永磁电磁混合作动器为负刚度结构提出并设计了一种准零刚度的磁悬浮隔振平台,实现了基于模糊pid(proportional integral differential)算法的振动主动控制系统.首先,通过特性分析与参数计算,基于准零刚度理论完成了准零刚度磁悬浮隔振平台的方案设计;其次,建立磁悬浮隔振系统模型,提出基于模糊pid算法的振动主动控制策略,可主动调节系统的等效刚度和阻尼;最后,基于Speedgoat实时目标机开发振动主动控制系统,搭建隔振测试平台,并开展了隔振性能测试.研究结果表明:本文设计的准零刚度磁悬浮隔振平台通过采用模糊pid的控制策略能够主动调节pid参数,动态调整系统的等效刚度和阻尼;外部振动频率在20~100 Hz频率段内,振动衰减率大于80%;外部振动频率在100~500 Hz频率段内,振动衰减率大于90%.

摘要：为提升新疆地区玉米精量播种机作业效率、稳定高速工况下播种质量,该研究以气吸圆盘式玉米排种器为研究对象,设计了一种基于模糊pid控制的玉米精量播种机单体驱动器。基于电机驱动排种控制系统硬件构成及工作原理,搭建了以STM32F103C8T6单片机为核心的功能电路。该单体驱动器工作时,由霍尔传感器采集播种机的作业速度,通过高精度光电旋转编码器实时反馈电机转速,利用增益调整型模糊pid算法使调速系统根据转速偏差和偏差变化率实时修正pid控制参数,使电机转速快速精准地跟随作业速度的变化。通过转速控制特性试验可知:脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation,PWM)频率为60 kHz时,电机具有良好的启动特性;电机转速在307~10441 r/min范围内,电机实际转速变异系数均小于6.29%,具有较好的稳定性和线性度。电机调速试验结果表明:在设定电机目标转速为1500 r/min时,模糊pid调速系统相比传统pid调速系统超调量降低0.4%,上升时间和调节时间分别缩短0.12和0.49 s,稳态误差减小0.3%;在种床带速度反馈周期T=1.0 s时,模糊pid动态调速精度较高、鲁棒性好。电机驱动排种台架试验结果表明:作业速度为8、10 km/h时,两种控制方式的播种性能指标差异较小;作业速度为12 km/h时,模糊pid控制的播种合格指数大于93.04%,重播指数小于5.13%,漏播指数小于1.83%;与传统pid控制方式相比合格指数均值提高2.50个百分点,重播指数均值降低0.85个百分点,漏播指数均值降低0.88个百分点,各播种性能指标均优于传统pid控制方式,适于高速播种作业。研究结果可为玉米高速精量播种机的研发设计提供参考。

摘要：针对设计的高枝修剪机械臂定位过程易产生振动,难以快速、准确地将待修树枝对入锯切口的问题,分析大臂展、高负载自重比臂架系统的柔性特征,在此基础上研究末端修枝锯的抑振控制方法,实现末端修枝锯的快速精准定位。首先介绍了高枝修剪机械臂结构和工作原理,分析了臂架系统的柔性特征对末端修枝锯定位产生的影响;其次通过结构关系推导和有限元方法建立了机械臂的数学模型并进行动力学分析,并设计基于改进粒子群离线优化的模糊pid控制方法,实现了对末端修枝锯的主动抑振控制;最后分别在Simulink环境中和样机系统上进行了数值仿真和试验验证。综合仿真和试验结果表明:该文设计的控制方法可以实现末端修枝锯的主动抑振,定位过程中修枝锯能够在短时间内进入稳态,超调量不足开环状态下的50%,震荡调整时间小于1 s,经1 s后振幅衰减至峰值的5%以下,从而达到了较好的末端抑振效果,改善了修枝锯的定位性能,提高了高枝修剪机械臂的作业效率。相关研究可为其他具有一定相似柔性特征的机械提供末端抑振和精准定位的控制经验参考。

摘要：针对无人机编队飞行控制系统,引入编队飞行几何关系,建立了三维编队飞行数学模型,在速度、航向和高度三个通道加入了误差的线性混合器,并分别设计了基于模糊pid的编队飞行控制器。仿真结果表明,所设计的控制器可以通过控制间距方便有效地控制无人机编队飞行,实现在机动过程中保持队形,以及合理地进行编队队形变换。这种控制方法超调量较小,鲁棒性强,优于传统控制器。

摘要：农机行驶速度控制是精细农业中导航控制和变量作业控制系统的重要组成部分。农机在田间行驶过程中状态多变且环境恶劣,对行驶速度控制算法的自适应能力要求较高。在分析农机变速机构的基础上设计了插秧机行驶速度控制系统,将变论域方法引入模糊pid控制器设计中,提高了控制算法的适应性,并以高速乘坐式插秧机为试验平台进行了控制算法的水泥道路试验验证。试验结果表明,所提出的控制算法对插秧机行驶速度控制是可行的,插秧机行驶速度平均误差小于0.02 m/s,与pid控制算法相比,调节时间更短,超调量较小,并且具有更好的自适应能力。

摘要：针对压剪试验机电液伺服压力系统的非线性和参数时变特性,研究设计了一种基于变论域插值模糊pid控制器。采用论域收缩方法和矩形域上二元函数分片双一次插值技术,解决了一般pid参数自调整方法易陷入对某一工作点的局部优化的问题,保证了系统控制参数的全局最优性,并且解决了模糊控制器在既定规则下无法保障高精度的问题。给出了基于变论域插值模糊pid的压剪试验机压力控制系统的设计过程。现场试验结果表明,变论域插值模糊pid控制的效果优于常规模糊pid控制,采用变论域插值模糊pid控制方法更能保证系统的全局稳定性以及控制精度,能有效的克服稳态误差和颤振现象。

摘要：针对磁流变制动器制动力矩输出不稳定的问题,采用遗传算法优化后的模糊pid控制器对双线圈磁流变制动器进行力矩控制。基于Bingham模型建立了双线圈磁流变制动器的制动力矩数学模型,同时推导了磁流变制动器的动态模型。完成了双线圈磁流变制动器的制动力矩实验,当励磁电流为1.0 A时,磁流变制动器制动力矩最大值为4.8 N·m;采用最小二乘结构模型,开展了双线圈磁流变制动器传递函数的参数辨识;基于遗传算法和模糊pid控制,设计了双线圈磁流变制动器的遗传算法优化的模糊pid控制器;搭建了磁流变制动器控制实验平台,开展了磁流变制动器力矩控制实验研究。研究结果表明,相比于传统模糊pid控制,在基于遗传算法优化的模糊pid控制下,双线圈磁流变制动器能实现较好的力矩控制效果,制动力矩阶跃响应上升时间为0.63 s,超调量为4.17%,制动力矩跟踪误差在0.2 N·m以内,具有较快的响应速度、较小的超调量以及较小的力矩跟踪误差。

摘要：为了提高某型汽车的性能,针对其单筒式油气弹簧建立了数学模型,分析了刚度、阻尼及摩擦力对其悬架动力学的影响.以车辆悬架动挠度为控制输入,建立模糊pid控制模型,应用Matlab/Simulink仿真编程,制定模糊控制规则,设计了半主动悬架模糊pid控制器,并针对瞬态激励输入进行仿真.仿真结果表明:模糊pid控制策略在半主动悬架控制的应用,改善了车辆平顺性,使响应快速稳定同时振荡减小.