自适应PID控制

摘要： 本研究的目的在于克服冷热站房节能系统控制方式落后、节能效果较差的问题.采用的方案是设计一种新型冷热站房节能控制方式,该方案根据用户需求,利用自适应PID技术,设计出站房控制模块,加强了系统控制能力,使节能系统具备了自适应调节能力;通过设计矢量控制模型给出最佳冷热能量转换通道;利用归一化积(Normalized Cross Correlation,NCC)模板匹配算法,整合站房能源需求数据,匹配最优能源分配方案,最终提高站房整体节能效率.该方案研究成果是通过测试网点冷热能源节能前后具体数据,发现同比制冷节能增加20%以上,制热节能增加30%以上,提高了制冷和制热能力.研究分析得出结论,本研究控制效果较为明显,恢复时间同比缩短了0.2 s.

摘要： 针对现有PID方法难以适用于机械臂变有效载荷工况下的控制问题,提出了一种考虑变有效载荷的机械臂自适应PID控制策略。首先,构建了变有效载荷条件下的机械臂动力学模型,探讨了经典PID在变有效载荷条件下进行机械臂控制的缺陷;然后,基于离散域中时延控制(TDC)与PID控制之间的等价性,设计了一种自适应PID控制律,确定了该自适应PID控制策略的各增益系数,分析了该方法的优势,并给出了增益系数整定方法;结合Lyapunov理论,进一步证明了该控制策略的稳定性,明确了该方法应对机械臂有效载荷变化的鲁棒性;最后,通过仿真分析与物理实验,验证了该控制策略的有效性与变有效载荷条件下的鲁棒性。研究结果表明:与经典PID控制以及现有自适应PID控制相比,该控制方法在保证控制精度相同的前提下,对于较大幅度有效载荷变化工况(致使关节惯性最多增加124.4%)下的机械臂控制,其鲁棒性更强;该控制方法并可为后续更为复杂精准的自适应控制方法的提出提供参考。

摘要： 为提高富硒绿茶电磁杀青机的智能控制及富硒绿茶茶叶品质,提出了一种富硒绿茶电磁杀青温度控制器的设计方案.该控制器以STM32F407IGT6为控制核心,采用自适应增量式PID控制算法,控制人机交互、频率跟踪、感应加热、温度采集与控制等模块.结果表明:该控制器能实现富硒绿茶电磁杀青温度智能控制,并能快速实现杀青箱体内温度场的稳定.

摘要： 为提高富硒绿茶电磁杀青机的智能控制及富硒绿茶茶叶品质,提出了一种富硒绿茶电磁杀青温度控制器的设计方案.该控制器以STM32F407IGT6为控制核心,采用自适应增量式PID控制算法,控制人机交互、频率跟踪、感应加热、温度采集与控制等模块.结果表明:该控制器能实现富硒绿茶电磁杀青温度智能控制,并能快速实现杀青箱体内温度场的稳定.

摘要： 针对因田间土壤质地不均匀或表面高低不平,无沟铺管机出现行驶偏摆而导致管道铺设弯曲的问题,设计了基于载波相位差分技术的北斗定位系统(Real Time Kinematic-BeiDou Navigation Satellite System,RTK-BDS)的导航控制系统.采用多模态控制策略,通过传感器检测无沟铺管机工作时的左、右行走马达速度,车辆实际平均车速,发动机功率和两侧行走泵的压力等状态参数,并输入到后向反馈(Back Propagation,BP)神经网络,预测铺管机当前状态分类,使用选择器选择模态控制参数,采用自适应比例-积分-微分(Proportion-Integral-Differential,PID)控制算法进行导航控制.经过田间试验,获取铺管机的模态控制参数和BP神经网络训练样本.导航控制系统上线试验结果表明,导航控制横向超调量为4.58 cm,最大横向误差在±4 cm范围内,平均横向误差在±1.5 cm范围内,能够满足铺管机直线性作业要求.

摘要： 为了提升智能车的竞速能力,本文从组装、关键器件选型、硬件设计、电路板设计、传感器信号处理、算法和控制等方面,介绍了基于IMXRT1021竞速智能车系统.包括机械部分、硬件部分、PCB设计、传感器信号处理、赛道元素识别算法、控制策略和软件设计架构等内容.本文详细阐述了各个竞赛元素的识别与控制方案,并且通过实验对比智能车的行驶轨迹和绝对速度,分析了不同控制算法对其完赛时间、稳定性等重要技术指标的影响.本文的设计方案具有控制精确、转向灵敏、路径规划能力优秀等优点,对于备战全国大学生智能车竞赛四轮组的选手具有很好的参考价值.

摘要： 通过分析高速动车组进站停车过程中制动力与速度之间的关系,构建动车组多质点动力学模型。由于制动停车后期产生空气制动力过程给系统带来延时影响,引入Smith预估器,采用基于RBF(Radial Basis Function)神经网络的PID控制策略与Smith预估器相结合,实现制动过程中对给定速度的跟踪控制。仿真分析表明:该混合控制器控制的列车速度与设定速度的误差小于±1 km/h,停车误差小于±0.3 m,可满足进站制动停车的要求。

摘要： 目的:针对现有上肢康复机器人由于体积庞大、移动不便导致上肢功能障碍患者难以在最佳时期介入康复治疗的问题,本研究设计一种以轮椅为平台的轻便式上肢外骨骼康复机器人.方法:根据人体运动学和动力学特性确定合适的机械结构参数并完成整体机械设计;以嵌入式为平台开发上肢康复机器人控制系统,利用自适应PID控制算法解决上肢康复机器人机交互问题;通过上位机软件绘制运动轨迹和关节角度、速度和力矩的变化曲线,验证设计指标达标情况.结果:该上肢外骨骼康复机器人肩关节屈伸、收展以及肘关节伸屈运动范围在人体对应关节运动范围的60.67％-81.10％,肩关节屈伸电机输出力矩0-18Nm,肘关节屈伸电机输出扭矩在0-14Nm.结论:该上肢外骨骼康复机器人设计合理,人体穿戴方便舒适、各关节运动范围、输出力矩符合人体运动特性,且操作简单,移动方便,可帮助上肢功能障碍患者进行被动、主动和助力康复训练.

摘要： 质子交换膜燃料电池已成为燃料电池车辆中使用最广泛的燃料电池类型.过氧比(OER)控制始终是燃料电池系统中的关键问题.本文提出了一种基于反向传播神经网络参数整定的自适应PID控制器,用于燃料电池系统的OER调节.自适应PID控制器可以通过实时调整PID参数来最小化实际OER和参考OER的控制误差.此外,参考OER控制目标是基于净功率优化设计的,期望过氧比值与电流大小相关.仿真结果表明,该方法的能够实现高精度、快速响应的实时过氧比调节.此外,通过在燃料电池系统模型中应用的动态负载测试,自适应PID控制器显示出优异的适应性和缓解气体振荡的能力.

摘要： 质子交换膜燃料电池已成为燃料电池车辆中使用最广泛的燃料电池类型.过氧比(OER)控制始终是燃料电池系统中的关键问题.本文提出了一种基于反向传播神经网络参数整定的自适应PID控制器,用于燃料电池系统的OER调节.自适应PID控制器可以通过实时调整PID参数来最小化实际OER和参考OER的控制误差.此外,参考OER控制目标是基于净功率优化设计的,期望过氧比值与电流大小相关.仿真结果表明,该方法的能够实现高精度、快速响应的实时过氧比调节.此外,通过在燃料电池系统模型中应用的动态负载测试,自适应PID控制器显示出优异的适应性和缓解气体振荡的能力.

摘要： 质子交换膜燃料电池已成为燃料电池车辆中使用最广泛的燃料电池类型.过氧比(OER)控制始终是燃料电池系统中的关键问题.本文提出了一种基于反向传播神经网络参数整定的自适应PID控制器,用于燃料电池系统的OER调节.自适应PID控制器可以通过实时调整PID参数来最小化实际OER和参考OER的控制误差.此外,参考OER控制目标是基于净功率优化设计的,期望过氧比值与电流大小相关.仿真结果表明,该方法的能够实现高精度、快速响应的实时过氧比调节.此外,通过在燃料电池系统模型中应用的动态负载测试,自适应PID控制器显示出优异的适应性和缓解气体振荡的能力.

摘要： 质子交换膜燃料电池已成为燃料电池车辆中使用最广泛的燃料电池类型.过氧比(OER)控制始终是燃料电池系统中的关键问题.本文提出了一种基于反向传播神经网络参数整定的自适应PID控制器,用于燃料电池系统的OER调节.自适应PID控制器可以通过实时调整PID参数来最小化实际OER和参考OER的控制误差.此外,参考OER控制目标是基于净功率优化设计的,期望过氧比值与电流大小相关.仿真结果表明,该方法的能够实现高精度、快速响应的实时过氧比调节.此外,通过在燃料电池系统模型中应用的动态负载测试,自适应PID控制器显示出优异的适应性和缓解气体振荡的能力.

摘要： 在风力发电系统中,为了最大限度的捕获风能以及保证机组的稳定运行,通常采用变桨距控制技术,但风机的强非线性和桨叶的负荷波动较大,对变桨距控制技术要求就很高.为了实现系统的快速与准确位置控制,在模糊自适应PI.控制策略的基础上,提出了基于模糊切换的模糊自适应PID与比例积分PI相结合的一种新型模糊自适应PID位置控制方法,使其在满足系统自适应性的同时,提高桨叶角的精确控制和快速动态响应性能,将其应用到搭建的永磁同步电机伺服系统变桨距控制系统上面.仿真实验表明,所提出的新型模糊自适应PID能满足变桨距控制系统的性能要求,具有很好的工程应用价值.

摘要： 在风力发电系统中,为了最大限度的捕获风能以及保证机组的稳定运行,通常采用变桨距控制技术,但风机的强非线性和桨叶的负荷波动较大,对变桨距控制技术要求就很高.为了实现系统的快速与准确位置控制,在模糊自适应PI.控制策略的基础上,提出了基于模糊切换的模糊自适应PID与比例积分PI相结合的一种新型模糊自适应PID位置控制方法,使其在满足系统自适应性的同时,提高桨叶角的精确控制和快速动态响应性能,将其应用到搭建的永磁同步电机伺服系统变桨距控制系统上面.仿真实验表明,所提出的新型模糊自适应PID能满足变桨距控制系统的性能要求,具有很好的工程应用价值.

摘要： 在风力发电系统中,为了最大限度的捕获风能以及保证机组的稳定运行,通常采用变桨距控制技术,但风机的强非线性和桨叶的负荷波动较大,对变桨距控制技术要求就很高.为了实现系统的快速与准确位置控制,在模糊自适应PI.控制策略的基础上,提出了基于模糊切换的模糊自适应PID与比例积分PI相结合的一种新型模糊自适应PID位置控制方法,使其在满足系统自适应性的同时,提高桨叶角的精确控制和快速动态响应性能,将其应用到搭建的永磁同步电机伺服系统变桨距控制系统上面.仿真实验表明,所提出的新型模糊自适应PID能满足变桨距控制系统的性能要求,具有很好的工程应用价值.

摘要： 在风力发电系统中,为了最大限度的捕获风能以及保证机组的稳定运行,通常采用变桨距控制技术,但风机的强非线性和桨叶的负荷波动较大,对变桨距控制技术要求就很高.为了实现系统的快速与准确位置控制,在模糊自适应PI.控制策略的基础上,提出了基于模糊切换的模糊自适应PID与比例积分PI相结合的一种新型模糊自适应PID位置控制方法,使其在满足系统自适应性的同时,提高桨叶角的精确控制和快速动态响应性能,将其应用到搭建的永磁同步电机伺服系统变桨距控制系统上面.仿真实验表明,所提出的新型模糊自适应PID能满足变桨距控制系统的性能要求,具有很好的工程应用价值.

摘要： 针对传统PID控制算法参数整定困难且全包线范围内参数不能进行在线调整.将BP神经网络与传统的PID控制相结合,构成BP神经网络自适应PID控制器,并修正了神经网络权值的学习规则.该控制器具有自学习能力,能适用于非线性、时变的被控对象.将神经网络自学习PID控制方法用于航空发动机全包线范围内的稳态和动态控制,仿真结果表明:该控制器在全包线范围内都具有较好的控制效果.

摘要： 针对传统PID控制算法参数整定困难且全包线范围内参数不能进行在线调整.将BP神经网络与传统的PID控制相结合,构成BP神经网络自适应PID控制器,并修正了神经网络权值的学习规则.该控制器具有自学习能力,能适用于非线性、时变的被控对象.将神经网络自学习PID控制方法用于航空发动机全包线范围内的稳态和动态控制,仿真结果表明:该控制器在全包线范围内都具有较好的控制效果.

摘要： 本发明公开一种控制电机的硬件自适应PID控制器及控制方法。该控制器包括：第一加法器，PID系数调整步长确定电路、加法器组、乘法器组、及第二加法器。该方法包括：将目标值与实测值相减得到误差值；根据误差大小和上一周期三个系数调整步长确定本周期三个系数调整步长；将所确定的三个系数的步长分别与上一周期三个系数相加得到本周期三个系数；将得到的本周期三个系数分别与误差、误差和误差的微分相乘；将积分系数和误差的乘积经积分运算后，与比例系数和误差的乘积及微分系数和误差的微分的乘积相加，得到控制值。本发明普遍适用于各种电机控制场景；不同阶段采用不同系数更精确地控制马达，通过纯硬件算法完成马达控制，计算速度很快。

摘要： 本发明公开了一种基于PID控制器和L1自适应控制器的姿态控制方法，通过PID控制器对期望情况下飞行器姿态系统的稳定控制，再利用L1自适应控制器实时估计姿态系统中的扰动误差，并对估计出的扰动误差进行快速补偿；本发明基于PID控制器和L1自适应控制器的姿态控制方法利用PID控制器和L1自适应控制器补偿由于建模误差引入的内部扰动及飞行环境对飞行器产生的外界扰动，可以在无法获得飞行器准确数学模型，存在外界扰动的情况下，实现对飞行器姿态的稳定控制，具有较强鲁棒性。

摘要： 本发明公开了一种自适应PID控制方法、控制芯片及控制器，其中自适应PID控制方法包括步骤A.求得T(z‑1)；还包括步骤B.由T(z‑1)、y(k)、y(k‑d)和u(k‑d)，根据T(z‑1)y(k)＝B(z‑1)G(z‑1)y(k‑d)+B(z‑1)H(z‑1)u(k‑d)求得B(z‑1)G(z‑1)和B(z‑1)H(z‑1)；C.由B(z‑1)G(z‑1)、B(z‑1)H(z‑1)、w(k)和y(k)，根据B(z‑1)H(z‑1)u(k)＝B(z‑1)G(z‑1)w(k)‑B(z‑1)G(z‑1)y(k)确定自适应PID控制器的输出值u(k)。本发明避免求解丢番图方程，只需要进行数据采集和参数辨识，从而降低了自适应PID控制器的计算量，提高了工作效率，减少了硬件成本，且能够适用于丢番图方程无解的情况，因此适用范围广，可靠性高。

摘要： 本发明公开了一种基于控制偏差变化分区的自适应PID控制器及控制方法，控制器，包括：ADD模块，用于控制偏差的计算；H/L模块，用于控制偏差高低限幅，保持控制偏差在一定的控制范围内；CMP模块，用于控制偏差分类比较计算；PID模块，用于调节PID控制输出；T1模块，T2模块和T3模块，用于数值切换，完成PID模块控制参数动态调整设置。本发明实施例的技术方案根据控制偏差分区实现不同阶段采用不同的控制策略，克服了常规PID中固定控制参数、固定调节规律的不足，根据控制偏差的不同阶段特点，自动调整控制策略，在工程应用中可大大缩短自动控制系统调节时间，提升了自动控制水平。

摘要： 本发明公开一种基于自适应PID控制的水下机器人推进器控制装置及其控制方法，CAN数据收发模块接收推进器设定转速后传输给控制器模块，控制器模块根据霍尔传感器信号计算出推进器实时转速，控制器模块依据设定转速和实时转速，运用PID算法计算并输出相应占空比的PWM波到光电隔离驱动模块，驱动推进器转动；温度检测模块实时检测光电隔离驱动模块的MOS管温度，温度过高时，控制器模块启动保护动作。本发明采用自适应PID控制算法，具有自动整定控制器参数功能；采用CAN总线的通信方式方便布线与连接，占用资源较少；光电隔离驱动模块实现控制装置和推进器间的完全电气隔离，提高装置整体的稳定性。

摘要： 本发明公开一种控制电机的硬件自适应PID控制器及控制方法。该控制器包括：第一加法器，PID系数调整步长确定电路、加法器组、乘法器组、及第二加法器。该方法包括：将目标值与实测值相减得到误差值；根据误差大小和上一周期三个系数调整步长确定本周期三个系数调整步长；将所确定的三个系数的步长分别与上一周期三个系数相加得到本周期三个系数；将得到的本周期三个系数分别与误差、误差和误差的微分相乘；将积分系数和误差的乘积经积分运算后，与比例系数和误差的乘积及微分系数和误差的微分的乘积相加，得到控制值。本发明普遍适用于各种电机控制场景；不同阶段采用不同系数更精确地控制马达，通过纯硬件算法完成马达控制，计算速度很快。

摘要： 本发明公开了一种基于PID控制器和L1自适应控制器的姿态控制方法，通过PID控制器对期望情况下飞行器姿态系统的稳定控制，再利用L1自适应控制器实时估计姿态系统中的扰动误差，并对估计出的扰动误差进行快速补偿；本发明基于PID控制器和L1自适应控制器的姿态控制方法利用PID控制器和L1自适应控制器补偿由于建模误差引入的内部扰动及飞行环境对飞行器产生的外界扰动，可以在无法获得飞行器准确数学模型，存在外界扰动的情况下，实现对飞行器姿态的稳定控制，具有较强鲁棒性。

摘要： 本发明公开了一种自适应PID控制方法、控制芯片及控制器，其中自适应PID控制方法包括步骤A.求得T(z-1)；还包括步骤B.由T(z-1)、y(k)、y(k-d)和u(k-d)，根据T(z-1)y(k)＝B(z-1)G(z-1)y(k-d)+B(z-1)H(z-1)u(k-d)求得B(z-1)G(z-1)和B(z-1)H(z-1)；C.由B(z-1)G(z-1)、B(z-1)H(z-1)、w(k)和y(k)，根据B(z-1)H(z-1)u(k)＝B(z-1)G(z-1)w(k)-B(z-1)G(z-1)y(k)确定自适应PID控制器的输出值u(k)。本发明避免求解丢番图方程，只需要进行数据采集和参数辨识，从而降低了自适应PID控制器的计算量，提高了工作效率，减少了硬件成本，且能够适用于丢番图方程无解的情况，因此适用范围广，可靠性高。

摘要： 本发明公开了一种基于PID控制的自适应仿真测试用驾驶舱台架及其控制方法，所述驾驶舱台架包括底座本体和设置于所述底座本体上的安装模块，所述安装模块包括基座本体、转向装置，所述转向装置与所述基座本体连接以带动所述基座本体在所述底座本体上进行平面移动，所述基座本体上设置有平面导向装置，所述平面导向装置包括平行设置的两条横向导轨、设置于一条所述横向导轨上的横向电机、设置于另一条所述横向导轨上的横向跟随装置、两端分别与所述横向电机和所述横向跟随装置连接的纵向导轨、设置于所述纵向导轨上的纵向电机，所述纵向电机上安装有垂向调节装置。本发明可以对驾驶舱台架上踏板、座椅、方向盘位置根据需求进行自适应调整。

摘要： 本实用新型涉及一种用于大型露天矿用挖掘机的专家控制和PID闭环控制相结合的自适应数字控制器，包括控制模块以及与控制模块相连的变流控制装置。本实用新型具有如下优点：1.设计合理，结构简单且完全实用；2.完全适应挖掘机负载变化频繁、堵转、变惯量、振动和冲击大、环境温差大等特点；控制精确；抗干扰性强；动态响应快；对传动机械冲击振动小；对负载适应性强、鲁棒性好；维护费用低；可靠性高。