摘要：水箱液位控制系统具有时滞性、大惯性、不确定性等特点,采用传统的比例积分微分控制器(Proportional-Integral-Derivative,pid)调节难以实现液位的快速、准确调节.因此引入模糊控制理论,利用其自适应学习能力,根据实际情况调节pid控制参数,以更好地适应水箱液位控制系统的参数变化.对水箱液位控制系统进行仿真实验,实验结果表明,模糊自整定pid控制有效减少了系统响应时间和系统超调量,加强了系统的快速响应性和鲁棒性.此外,还通过随机扰动仿真实验验证了模糊自整定pid控制在抵抗干扰方面的有效性.

摘要：减重系统对下肢疾病患者的行走康复训练有重要影响。现有的下肢康复外骨骼减重装置大多只考虑如何减去患者体重的百分比,而忽略了患者身体重心的起伏。由于外骨骼的骨盆支架在竖直方向运动轨迹固定,患者步态的微小变化就会导致重心高度与骨盆支架运动轨迹不符,这一差异会作用到患者的骨盆位置,影响下肢关节的活动,并产生额外的风险。针对这一问题,提出通过采集足底压力来预测重心位置变化,并利用获得的重心轨迹解算出应施加的减重力方法,为患者训练提供安全有效的减重系统。所提方法的可行性已获仿真证实,并在研发的外骨骼减重系统上获得实际验证,模糊控制器跟踪重心轨迹的误差相比pid控制减少了21.2%,稳态误差维持在±1 mm范围内,髋膝关节的活动范围相比常规减重分别增加了14.36%和13.77%。

摘要：针对磁纳米粒子(magnetic nanoparticles,MNPs)建模过于理想化的问题,在肿瘤模型内构建了多种单分散和多分散的MNPs.在此基础上,以MNPs的功耗为输入通过求解生物传热方程来预测模型治疗温度,继而研究了不同分散性MNPs对磁热疗治疗效果的影响差异.此外,考虑一种接近真实的多分散性MNPs模型中构建了基于模糊自适应比例积分微分磁热疗控制系统,该系统能通过温度反馈实时控制磁热疗治疗温度处于临界值46℃,解决了因MNPs分布不均匀性和多分散性导致目标区域局部温度难以稳定在最佳治疗温度46℃的问题.仿真结果表明:在相同的治疗条件下,MNPs粒径集中程度和肿瘤区粒子分布均匀性的提高均可有效地改善治疗效果,而所设计的控制系统能够以较快的速度使最高温度稳定在最优值46℃,显著提高治疗效果.

摘要：为进一步探索织物热阻的精确测量方法,以热惯量最小的思路,设计了竖向对称式热板仪,并在理论上解决了这种设计的非均匀温度场分布解析和平均温度的测量问题。在恒温恒湿室中,通过LabVIEW虚拟仪器控制一块悬挂于空中的铜制试验板,织物被包覆在热板表面,由此热量可直接由板的对称两个方向全部穿透织物并向外传递。使用该热板仪和传统的YG606E热板仪在相同条件下对12块织物的热阻进行对比测量试验,配对t检验显示,两种仪器的测量结果无显著性差异,相对标准偏差显示,新热板仪的数据重复精度更高,证明了竖向对称式设计的可行性和优越性。

摘要：针对双轮驱动的球形机器人,研究其在水上的动力学建模与控制设计。选择球内驱动体摆角、球体转角和球体平动位移作为广义坐标,通过将水阻力分解为阻碍球形机器人平动的压差阻力和阻碍球形机器人转动的水面粘滞摩擦力,求得广义坐标对应的广义力,利用拉格朗日方程建立球形机器人水上运动的动力学模型。进一步,将得到的水上动力学模型线性化并推导出球体平动速度相对于输入转矩的传递函数,设计速度闭环pid控制器来实现球形机器人水面运动的恒速控制。最后,通过仿真和实验验证了动力学模型的正确性和所设计控制器的有效性。

摘要：设计了一种新型塔式聚光器,分析了北斗定位追光算法对光能的利用率,运用模糊逻辑的pid控制算法,验证系统的鲁棒性,实现仿真实验教学研究与设计。对聚光镜场模型进行改进,得到三级反射光线分布规律。使用Tracepro软件进行光路仿真,根据计算和仿真得到的阈值,搭配两自由度舵机,建立三级反射式镜场。并通过引导学生改进实验算法和设计多级镜场来提高系统追光的准确性以及聚光的效率等。知识仿真实验设计涉及机械、光学、电路以及控制等学科知识,功能扩展性好,实用性高。知识探索光电控制系统设计的仿真实验教学改革路径。

摘要：为满足丘陵山地复杂地形农机行走与作业要求,设计全向位姿调整农机履带底盘。采用理论分析与三维参数化建模方法对该底盘的行走系统、横向调整机构和纵向调整机构等关键部件进行设计分析,电液调姿控制系统实时采集车身横向倾翻角和纵向翻滚角及各调姿液压缸位移等信息,实现在倾角连续变化的坡地上,底盘车身横向姿态与纵向姿态不断调整至水平。为验证该底盘的各项性能,以不同路况和地块为试验场地,反复多次试验整车通过性和稳定性,得到姿态调整机构坡度调平角度误差≤±1.5°、横向姿态调整角≤15°、纵向姿态调整角≥30°。为丘陵山地宜机化作业进一步改造提供参考和技术支持。

摘要：针对城市内的小型复杂草坪环境,提升草坪维护工作的全面化及智能化水平,提出一种草坪维护机器人,设计其整体控制系统与平台结构,并采用模块化的方式实现草坪维护的功能。该平台采用后两轮差速式四轮底盘结构,具有更好的行驶灵活性。为实现机器人平台的精确控制,使其按照预期设定的指令行进,在对运动模型进行运动学分析的基础上,采用增量式pid控制算法实现速度闭环控制。对机器人平台设置直线行驶与旋转角度测试,测试结果显示机器人采用速度闭环控制方式在0.5 m/s的速度下直行3 m产生的平均竖直与水平误差均小于3 cm,在0.5 rad/s的旋转角速度下旋转45°、90°、180°角度平均误差均小于2°,验证了增量式pid控制算法的可行性。根据测试结果选定草坪维护机器人的具体行驶参数,为后续实现草坪的全自动维护工作提供了技术支持。

摘要：针对传统pid算法实验教学中,算法种类少、参数整定过程不直观、实验教学效果不理想等问题,采用Matlab设计开发了一个pid控制与性能评价仿真实验系统。该系统将pid控制算法进行分类,通过人机交互方式动态调整pid参数,引入性能评价方法对各类pid控制算法进行性能评价,实现控制系统动态系统参数以及对应阶跃响应曲线可视化。实验教学结果表明,该系统人机交互界面友好,系统参数和曲线显示实时性高,系统性能评价客观有效,有利于教师教学讲解和学生的学习理解,教学效果良好。

摘要：小型模块化核反应堆具有建造周期短、安全性高、运维成本低、适应性强、应用领域广等显著优势,广受世界各国关注,也是我国的战略性需求.发展具有自适应、强鲁棒、高可控和高可信特性的新型控制方法,有效降低甚至消除对控制人员值守的依赖,是小型模块化核反应堆的一个重要发展趋势.智能化、自动化的反应堆控制系统通过高效的控制动作来实时跟踪负荷需求,进而有效提高反应堆的稳定性、可靠性和安全性.本文对小型模块化核反应堆控制方法的研究现状进行了综述.本文首先回顾了基于经典控制理论的传统pid控制方法的原理及其优缺点,然后总结了当前应用于反应堆控制系统的一些高精度、高效率智能控制方法,如模糊控制、神经网络控制、智能优化控制、复合控制方法等的主要特点.最后,针对当前小型模块化反应堆控制系统的应用需求和技术难点,本文对智能控制方法的可能发展方向进行了展望.