泵控马达系统恒转速控制器设计与FPGA实现

在行车取力发电系统中,由变量泵-定量马达组成的变转速泵控马达系统的输出转速存在非线性波动现象,保证变转速泵控马达系统的输出转速恒定是行车取力发电系统的关键技术指标之一。为减小非线性波动的影响并实现系统的恒转速输出,提出了一种参数基于转速偏差和偏差变化率的指数函数的非线性PID控制算法,在建立变量泵恒流量数学模型得到流量方程后,利用FPGA完成了此算法的硬件实现,并采用"FPGA+SOPC架构"设计了泵控马达的恒转速输出控制系统。通过分析实验数据得出,该系统在输入转速时变,负载突变的情况下,其定量马达的输出转速波动量最大为60 r/min,超调量小于3.5%,调节时间最大为2 s,性能达到了国家III类发电要求。     

变负载变转速输入泵控马达调速系统

行车取力泵控马达发电系统可以改变现有装备车辆供电模式。针对泵控马达系统存在转速和外接负载扰动的问题,以输入变转速变负载变量泵-定量马达恒速控制系统为研究平台,建立系统的流量模型,确定了对转速和负载扰动的控制策略以及相应的前馈补偿系数,采用了PID闭环控制与前馈补偿相结合的复合控制方法。并通过Matlab的Simulink模块对建立系统的仿真模型,得到了系统在转速和负载扰动下的控制规律,结果表明控制系统在两种扰动下反应迅速,最后通过实验验证,马达输出转速能保持在较理想的状态,为行车取力发电系统实现提供了借鉴意义。     

大功率泵控马达调速系统控制策略研究

泵控马达调速系统在大功率突变负载作用下的速度控制是决定系统性能的关键因素之一。以30 kW电液比例控制式泵控马达系统为研究对象,利用变量泵上集成的电液比例换向阀控制电流与输出流量间的线性关系,建立基于模糊PID控制算法下的恒转速输出的系统数学模型,运用计算机仿真技术,确立系统控制参数的最优自整定方案。结果表明,当系统在突加30 kW大功率负载时,频率瞬态调整率小于5%,频率响应时间小于3 s,显著提高了系统的瞬态指标。     

某同源平衡及定位电液伺服系统模糊分数阶PID控制

针对某同源平衡及定位电液伺服系统,设计了一种用于该系统的模糊分数阶PID控制器。使用模糊规则来调节分数阶PID的参数,提高了分数阶PID控制器的响应速度,增强了分数阶PID鲁棒性。模糊分数阶PID控制器能使系统很快进入稳定状态,比分数阶PID控制器表现出较好的控制性能。通过半实物仿真实验可知模糊分数阶PID控制器在响应速度、超调量及稳定误差等方面均优于分数阶PID控制器,且对外部负载扰动具有较好的鲁棒性。     

自动操瞄分段解析模糊控制器

提出一种基于分段解析模糊算法的控制器。该控制器采用分段解析函数控制规则 ,函数运算结果直接作为输出控制量 ,简化了模糊处理过程 ,且使得输出控制量参数具有自调整能力。实际应用表明 ,该模糊控制器成功地实现了火箭炮的自动操瞄控制。     

基于组态软件的装甲装备发电系统综合检测平台

针对装甲装备发电系统的检测要求,利用组态软件作为平台,设计了一种新型的发电系统综合检测平台。介绍了由工控机、组态王、编码器、数据采集卡组成的实时数据采集和控制系统,分析了基于组态王的模糊PID控制器的实现和组成、控制策略和实现算法。该平台可视化地控制电机的运行并实时显示和保存实验数据。实验结果表明:系统的可控性好、鲁棒性与抗干扰能力强,具有一定的推广价值。     

线性自抗扰控制器在直驱式永磁风电机组虚拟惯量控制中的优化应用

针对常规PID控制器存在参数难以调节、抗干扰能力较弱,且参与调频后风机转速恢复速度慢、容易引起频率的二次波动等问题,提出了一种基于线性自抗扰控制器的直驱式永磁风电机组虚拟惯量控制新方法。通过优化辅助控制功率,使机组在抑制系统频率波动的基础上能够快速恢复风机转速,减弱对系统频率造成的二次扰动。仿真实验和物理实验验证了该方法的有效性和可行性。     

一种新型军用电源智能充电机控制算法

军用电源充电机是一个多参数、时变的非线性系统,传统的PID控制算法难以在线调节达到优化充电曲线的目的。针对该问题,提出了一种基于模糊和免疫机理的自适应PID控制算法。该算法通过模糊免疫反馈机理对PID控制的比例系数进行实时调整,采用模糊自适应控制器对PID控制的微分、积分时间常数进行在线整定。仿真结果表明,该算法具有响应时间短、超调量小,鲁棒性强等特点,极大地改善了系统的适应能力,达到了优化充电曲线的目的。     

导弹自动驾驶仪改进遗传模糊控制器设计

针对导弹飞行控制系统具有参考模型不精确,非线性时变的特点,设计了一种新型的导弹自动驾驶仪的模拟退火遗传模糊PID控制器。该控制器是利用模糊控制器的模糊推理能力,在线整定PID控制器参数,再采用遗传算法与模拟退火算法结合,离线搜索寻优模糊控制器中的隶属函数参数集。Matlab仿真实验结果表明,所设计的控制器能够使系统具有良好的动态性能、鲁棒性以及全弹道性能,利用模糊查询表可满足系统的实时性要求,工程应用前景较好。     

基于FNNs的闭式循环柴油机配氧前馈控制策略研究

配氧控制是闭式循环柴油机(CCD)系统的关键技术之一,为改善其动态特性,在 PID反馈控制的基础上,设计了基于模糊神经网络(FNNs)模型的前馈控制器,并采用 PID反馈控制输出信号作为网络训练的误差信号,使模糊神经网络逐步具有前馈补偿能力,从而能够有效对负荷扰动进行及时补偿.仿真结果表明,采用FNNs前馈控制器后,可以有效改善氧气控制的动态特性,并且具有快速的学习速度和很强的适应能力.     

基于TS模糊神经网络的液压伺服系统研究

在飞机地面模拟试验台台架控制的液压伺服系统中,由于其系统存在强非线性,传统PID控制难以使液压马达转角达到精准良好的控制效果.针对这个问题,同时为提高控制系统性能,将基于TS模糊神经网络PID控制的智能控制算法应用于液压马达伺服控制系统中.在建立飞机台架液压伺服模型的基础上,利用基于TS模糊模型的神经网络对PID参数进行自适应整定,并基于MATLAB/Simulink平台进行相应的仿真实验.仿真结果表明,TS模糊神经网络PID控制器相比于传统PID控制器和普通模糊PID有着更好的响应特性,呈现出更佳的控制效果,使飞机台架控制系统的综合性能得到了提高.     

核动力折中稳态运行方案下稳压器压力控制的模糊控制器

运用模糊控制理论,针对稳压器压力控制的特点,为解决核动力装置折中稳态运行方案下低工况运行时一回路压力随负荷变化波动较大的问题,设计了压力模糊控制器。即利用模糊控制器实现稳压器压力调节系统工作参数的在线优化自整定,并以某核动力装置为对象进行了仿真实验。仿真结果表明,本控制器在对原系统不作大改动的前提下,能有效地抑制一回路压力波动,比原有调节系统具有好得多的调节品质。     

红外成像导引头随动系统建模与仿真研究

红外成像导引头是精确制导导弹系统的重要组成部分,导引头随动控制系统的性能决定着导弹的跟踪精度水平。为了提高其控制系统的动态性能和跟踪精度,设计了一种比例因子自校正模糊PID控制器并引入到导引头控制回路中。结果表明,与传统PID控制器相比,模糊PID控制器明显提高系统的动、静态指标,同时系统具有较强的适应性和鲁棒性。     

某扫雷犁电液伺服系统的模糊神经网络控制

针对某扫雷犁电液伺服系统这一典型的非线性系统,使用基于减法聚类的模糊神经网络(FNN)自学习算法设计了控制器,其中减法聚类用于确定模糊神经网络的初始结构。在网络的学习过程中,对结论参数采用最小二乘法进行辨识,对前提参数采用误差反传算法进行调整;并使用AMESim软件搭建了扫雷犁的液压系统模型,利用其接口技术实现了与Simulink的联合仿真。实验结果表明模糊神经网络控制器的控制效果要优于传统的PID控制器。     

导弹发射装置伺服系统模糊PID控制研究

在某型导弹发射装置的伺服系统中,对系统的性能指标要求很高,传统的PID控制往往难以满足要求。以某型导弹发射装置的伺服系统为模型,设计了模糊PID控制器。通过与传统的PID控制器仿真实验对比,可以看出应用模糊PID控制器能够有效提高该伺服系统的动态性能和鲁棒稳定性。     

考虑刚度影响的双输入转矩分流式齿轮系统均载特性

为了对转矩分流齿轮系统均载特性进行更加深入的研究,建立系统非线性动力学模型,采用数值仿真方法计算系统的均载系数,分析联动轴扭转刚度、输出轴支撑刚度、输入转速以及轴位角对均载系数的影响规律,并对齿轮系统进行实验研究。研究结果表明:输出端的均载系数大于输入端的均载系数,高压输入端的均载系数大于低压输入端的均载系数;均载系数随联动轴扭转刚度的增加而增加,随支撑刚度的增加先减小后平缓;在不同转速下均载系数呈现波动变化,在4 100 ~ 4 400 r/min输入转速区间出现了谐振峰;轴位角a₂的值会影响均载系数随a₁变化的规律,尽可能减小轴位角可以提高系统的均载性能。通过实验测试验证了本文分析模型的正确性。     

基于DSP的直流电动机控制设计

论述了一种采用数字信号处理器(DSP)TMS320LF2407A为微控制器的直流电动机控制系统,将传统的PID控制与模糊控制相结合,提出了一种新型的模糊PID智能控制方法,其主要内容涉及模糊控制器的硬件电路构成和软件编程设计。对该系统进行了计算机仿真实验,从仿真结果可知,以TMS320LF2407A为核心的数字控制系统调速系统具有良好的控制性能,不仅能够满足实时控制的要求,易于实现先进的控制策略,而且该设计方案电路简单、可靠性强,具有较高的应用价值。     

采用模糊控制的直流电机软启动及调速系统

介绍了以单片机为核心的直流电机软启动及调速系统,系统采用模糊控制策略,将转速偏差与偏差率模糊化并作为模糊控制器的输入量,根据所制定的模糊控制规则生成控制量。实验结果表明,该系统启动时间可以根据需要调整,具有良好的静态和动态性能。     

穿浪双体船纵向运动模糊PID控制

针对穿浪双体船高速情况下的纵摇和垂荡运动影响乘船舒适性的问题,分析了穿浪双体船的运动规律,给出了其纵向运动控制模型,并根据控制模型的多输入多输出系统特点,分别针对纵摇和升沉两个通道设计了独立的PID控制器。在此基础上,进一步将模糊控制理论应用于PID参数的整定,给出了具体的设计方法,并根据人工经验设计了详细的参数整定规则。经仿真分析表明:模糊逻辑的引入使得PID控制器具备了自适应功能,能够取得更好的减摇效果。     

一种新型的随动系统变结构模糊位置控制器

将变结构自适应PID控制及模糊控制两种控制技术相结合,设计了一种新型的变结构自适应模糊PID位置控制器。采用变结构自适应PID控制器进行误差控制,对前馈参数采用模糊控制方法进行在线整定,实现了前馈补偿与误差控制的精确匹配,进一步抑制系统抖动现象,提高系统跟踪精度。试验结果表明,将变结构自适应模糊PID位置控制器应用于数字交流随动系统的位置控制中,既能保证系统的稳定性和快速性,又具有很好的跟踪精度,较好地解决了随动系统跟踪精度、稳定性、快速性要求高,参数难以相互协调匹配的问题,大大改善系统闭环响应的品质,提高了系统的控制性能。