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伺服驱动系统控制参数自整定技术研究

伺服驱动系统控制参数自整定技术研究

作者：姚玉菲河南科技大学

学位级别：硕士

伺服驱动系统被广泛应用于航空航天和军事等重要领域中,其运动性能的好坏与驱动系统控制参数密切相关,这就要求伺服系统的控制参数能够实现在线自整定,以达到使伺服驱动系统控制始终处于最佳状态的目的。一般来说,需设定的PID控制... 详细信息

伺服驱动系统被广泛应用于航空航天和军事等重要领域中,其运动性能的好坏与驱动系统控制参数密切相关,这就要求伺服系统的控制参数能够实现在线自整定,以达到使伺服驱动系统控制始终处于最佳状态的目的。一般来说,需设定的PID控制参数是在反复整定的基础上得到的,整定过程繁琐复杂,耗时费力,又由于伺服电机的实际运行状态难于观测,所以对不同参数的实际控制效果难于做出评价。因此,研究伺服驱动系统控制参数自整定技术具有十分重大的工程实践意义和理论研究价值。课题研究的主要目的就是根据伺服驱动系统的控制参数对运动性能的影响规律,采用先进控制算法来对PID控制参数进行自整定,以此来改善伺服驱动系统的稳态精度和动态性能,从而达到满意的控制效果。本文首先对传统PID控制参数整定算法及其改进算法进行探讨,同时对智能PID控制参数自整定技术做了研究,并对人工神经网络参数自整定做了深入的研究分析,提出了基于一种BP神经网络控制参数自整定算法,最后在伺服驱动系统控制平台下采用Matlab仿真软件对伺服驱动系统控制参数自整定算法做了仿真实验,并对结果进行了分析。仿真结果表明:基于BP神经网络控制的参数自整定算法能够克服被控对象的不确定性和非线性,很好地解决了伺服驱动系统控制参数自整定的问题。该控制算法能够显著提高伺服驱动系统的动态响应和跟踪精度,并且能够减小控制系统的振荡,在快速响应的同时实现系统无静差,适用于复杂的时变非线性和强干扰的伺服控制系统。

关键词： PID控制参数自整定 BP神经网络伺服驱动系统 Matlab仿真

神昏患者脑血流自动调节功能受损特征及中医证候相关性研究

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神昏患者脑血流自动调节功能受损特征及中医证候相关性研究

作者：姚玉菲广州中医药大学

学位级别：硕士

目的:1.探索神经重症疾病神昏患者急性期脑血流自动调节功能受损的特征。2.探究神昏患者脑血流自动调节功能受损特征与中医证候的相关性。方法:本研究连续纳入2020年2月至2020年10月收治于广东省中医院神经重症科的神昏患者32例和同期... 详细信息

目的:1.探索神经重症疾病神昏患者急性期脑血流自动调节功能受损的特征。2.探究神昏患者脑血流自动调节功能受损特征与中医证候的相关性。方法:本研究连续纳入2020年2月至2020年10月收治于广东省中医院神经重症科的神昏患者32例和同期收治的非神昏患者13例。入院后收集患者的人口学资料、既往病史、病因、入院 GCS(Glasgow Coma Score)评分、NIHSS(National Institutes of Health Stroke Scale)评分、中医四诊等资料。应用经颅多普勒超声和有创桡动脉血压联合监测,分别在发病24h内、第2-4天、第5天、第7天、第14天记录双侧大脑中动脉血流速度和动脉血压数据,再利用传递函数分析法计算dCA(dynamic cerebral autoregulation)参数,包括极低频、低频、高频信号的相位、增益和一致性,通过统计分析探究神昏患者脑血流自动调节受损的特征及与中医证候的相关性。结果:1.神昏组与非神昏组对比,发病24h内,神昏组比非神昏组的低频相位明显降低(25.06±8.80 VS 32.94±11.69,P=0.018);发病第5天,神昏组比非神昏组的低频增益显著降低(0.98±0.30 VS 1.33±0.25,P=0.019);两组患者发病第2-4天、第7天、第14天脑血流自动调节相关参数未见明显差异。2.神昏患者双侧大脑半球对比,发病7d内,神昏患者健侧的低频相位始终比病灶侧高,且发病24h、第2-4天,第7天时两侧低频相位对比有统计学意义(P=0.017、P=0.007474、P=0.003453);发病第14天时,双侧大脑半球低频相位值无统计学差异;发病24h内,神昏患者中预后良好组较预后不良组的双侧低频增益均显著增高(健侧:1.21±0.65 VS 0.68±0.26,P=0.004;患侧:1.00±0.47 VS 0.68±0.24,P=0.017)。3.急性重症脑梗死患者发病第2-4天、第7天,健侧大脑半球较患侧低频相位显著增高(27.39±4.97 VS 21.60±3.66,P=0.006;27.15±6.86 VS 21.52±4.51,P=0.016);急性重症脑出血患者发病24h,健侧大脑半球较患侧高频增益显著增高(1.21±0.36 VS 0.95±0.34,P=0.027);发病第2-4天,健侧大脑半球较患侧大脑半球极低频相位显著降低(33.03±11.58 VS 40.60±13.17,P=0.016);发病第14天,健侧大脑半球较患侧低频增益显著降低(1.18±0.15 VS 1.35±0.15,P=0.007)。4.神昏患者出院3个月mRS评分与发病24h内的健侧低频增益呈正相关关系(r=0.354,P=0.047),与患侧高频相位呈正相关关系(r=0.420,P=0.017)。5.发病第2-4天,阴闭证患者较阳闭证患者病灶侧的脑血流速度显著降低(56.5±29.5cm/S VS 81.3±14.5cm/S,P=0.044)。发病第5天时,阴闭证患者较阳闭证患者健侧极低频增益明显降低(0.82±0.26 VS 1.37±0.59,P=0.016)。结论:1.神昏组与非神昏组对比,发病24h,神昏组较非神昏组健侧大脑半球的脑血流自动调节功能受损程度严重;发病第5天,非神昏组较神昏组患侧大脑半球脑血流自动调节功能受损程度严重。2.神昏患者双侧大脑半球对比,发病7天内,神昏组健侧大脑半球较患侧脑血流调节功能保留较好;发病第14天时患侧脑血流自动调节功能逐渐恢复到健侧水平。3.急性重症脑梗死患者发病7天内,患侧大脑半球脑血流自动调节功能持续受损,第14天时逐渐恢复到发病24h水平。急性重症脑出血患者发病14天内,双侧大脑半球脑血流自动调节功能持续受损。4.使用传递函数分析法研究动态脑血流自动调节功能与预后相关性的研究时,增益在预测预后方面的价值有限。5.神昏患者脑血流速度与不同证候相关,但脑血流自动调节功能受损程度与阳闭、阴闭辨证无明显相关。

关键词：动态脑血流自动调节神昏传递函数分析中医证候预后

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逆变电源并联的谐波环流抑制研究

电源技术 2011年第1期35卷 79-81页

作者：刘艳兵丁喆姚玉菲程松鹤河南科技大学电子信息工程学院河南洛阳471003

在逆变器系统中,滤波电感对死区等因素造成的波形畸变能够有效地抑制。对于大功率的逆变器,当滤波电感及并机电抗都很小时,死区等因素可引起很大的谐波环流。研究了逆变器的基本原理,描述了谐波扰动的双环控制模型,介绍耦合电感抑制谐... 详细信息

在逆变器系统中,滤波电感对死区等因素造成的波形畸变能够有效地抑制。对于大功率的逆变器,当滤波电感及并机电抗都很小时,死区等因素可引起很大的谐波环流。研究了逆变器的基本原理,描述了谐波扰动的双环控制模型,介绍耦合电感抑制谐波环流的方法。在此基础上建立了无互联线逆变电源并联的数学模型。研究表明耦合电感能有效的抑制谐波环流,电压电流双环反馈控制有效的抑制并联逆变电源间的环流。

关键词：逆变器无连线并联谐波环流双环控制

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基于复合控制的摆镜伺服系统研究

自动化仪表 2011年第5期32卷 35-38页

作者：林青松王军晓姚玉菲刘艳兵河南科技大学电子信息工程学院河南洛阳471003

针对摆镜伺服系统的高精度要求,结合重复控制和神经网络PID控制的设计思想,提出了一种新型的复合控制方案。该控制方案采用重复控制改善系统的稳态特性和增强系统克服同频率扰动的能力,并采用BP神经网络PID控制增强系统抵抗参数变化和... 详细信息

针对摆镜伺服系统的高精度要求,结合重复控制和神经网络PID控制的设计思想,提出了一种新型的复合控制方案。该控制方案采用重复控制改善系统的稳态特性和增强系统克服同频率扰动的能力,并采用BP神经网络PID控制增强系统抵抗参数变化和各种非线性不确定扰动的能力,改善系统的动态特性。试验结果表明,该方案使伺服系统获得了良好的动态和稳态性能,很好地改善了系统的跟踪性能,有效地提高了摆镜扫描的速度稳定性,抑制了电机的振荡现象。

关键词：摆镜直流电机神经网络 PID控制重复控制伺服系统

智能PID参数自整定技术在伺服系统中的应用

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自动化仪表 2011年第2期32卷 59-62页

作者：林青松姚玉菲王军晓河南科技大学电子信息工程学院河南洛阳471003

针对常规PID控制参数整定困难,且受时变、非线性等因素影响而不能达到预期控制效果的实际情况,提出了RBF网络动态辨识的BP神经网络PID参数自整定算法。此算法可实现PID控制参数的在线自整定和优化;同时,将算法应用于伺服控制系统中,以VC... 详细信息

针对常规PID控制参数整定困难,且受时变、非线性等因素影响而不能达到预期控制效果的实际情况,提出了RBF网络动态辨识的BP神经网络PID参数自整定算法。此算法可实现PID控制参数的在线自整定和优化;同时,将算法应用于伺服控制系统中,以VC++6.0和Matlab为开发和仿真工具,对动态辨识神经网络智能PID参数自整定方法进行仿真研究。仿真结果表明,控制算法鲁棒性强、响应速度快,可用于控制参数时变的非线性系统。

关键词：伺服系统参数自整定 PID控制 BP神经网络 RBF辨识 Matlab仿真

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新型伺服控制系统的建模仿真与分析

电子技术应用 2010年第12期36卷 135-138,142页

作者：林青松姚玉菲王军晓河南科技大学电子信息工程学院河南洛阳471003

分析了伺服控制系统的工作原理,提出一种新型伺服控制系统建模方法。在Matlab/Simulink环境下采用模块化的方法构建了系统的仿真模型,系统采用双闭环控制,并对该模型进行了仿真。仿真结果表明,该系统具有良好的动态和静态特性,验证了该... 详细信息

分析了伺服控制系统的工作原理,提出一种新型伺服控制系统建模方法。在Matlab/Simulink环境下采用模块化的方法构建了系统的仿真模型,系统采用双闭环控制,并对该模型进行了仿真。仿真结果表明,该系统具有良好的动态和静态特性,验证了该方法的有效性,为实际伺服控制系统的设计和调速提供了新的方法。

关键词：伺服系统无刷直流伺服电机数字控制建模 Matlab仿真

基于新型重复控制器的高精度摆镜伺服系统研究

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红外技术 2010年第1期32卷 29-32页

作者：林青松王军晓姚玉菲刘艳兵河南科技大学电子信息工程学院河南洛阳471003

为了解决摆镜伺服系统周期速度振荡的问题,采用直流电机作为扫描驱动电机,建立伺服系统的数学模型,根据摆镜扫描的周期性特点,提出了一种改进的重复控制器对伺服系统的转速进行控制,实现结果表明该方法很好的改善了系统的跟踪性能,有效... 详细信息

为了解决摆镜伺服系统周期速度振荡的问题,采用直流电机作为扫描驱动电机,建立伺服系统的数学模型,根据摆镜扫描的周期性特点,提出了一种改进的重复控制器对伺服系统的转速进行控制,实现结果表明该方法很好的改善了系统的跟踪性能,有效的提高了摆镜扫描的速度稳定性,抑制了电机的振荡现象。

关键词：摆镜重复控制器伺服系统速度稳定性

基于BP神经网络的PID控制器在伺服系统中的应用研究

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工矿自动化 2010年第5期36卷 68-70页

作者：王军晓林青松姚玉菲刘艳兵河南科技大学电子信息工程学院河南洛阳471003

针对经典PID控制的参数不能在线调整的缺陷,提出了一种基于BP神经网络的PID控制算法,利用BP神经网络比较强的学习能力实现了PID控制参数的在线调整和优化,并对其在伺服系统中的应用进行了仿真。仿真结果表明该算法优良,加快了系统响应速... 详细信息

针对经典PID控制的参数不能在线调整的缺陷,提出了一种基于BP神经网络的PID控制算法,利用BP神经网络比较强的学习能力实现了PID控制参数的在线调整和优化,并对其在伺服系统中的应用进行了仿真。仿真结果表明该算法优良,加快了系统响应速度,减少了超调量,适应于非线性系统。

关键词： BP神经网络 PID 自适应控制伺服系统 Matlab仿真

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扁平样品体系的同步辐射层析成像检测技术

自然杂志 2024年第3期46卷 231-237页

作者：张迪菲姚玉东江怀东上海科技大学科学与技术物质学院上海201210 上海科技大学大科学中心上海201210

利用同步辐射X射线高穿透性、高亮度等特点,结合三维重建方法,可以实现样品的三维无损成像,该技术在生物、材料、化学等领域发挥着重要作用。针对扁平样品体系,计算机断层成像(computed tomography,CT)这种常规的三维成像方法,由于其高... 详细信息

利用同步辐射X射线高穿透性、高亮度等特点,结合三维重建方法,可以实现样品的三维无损成像,该技术在生物、材料、化学等领域发挥着重要作用。针对扁平样品体系,计算机断层成像(computed tomography,CT)这种常规的三维成像方法,由于其高角度信息缺失,无法实现兼顾尺寸与分辨率的无损高精度成像。近年来再次发展起来的计算机层析成像(computed laminography,CL)可以满足对扁平样品的高精度三维成像的需求。然而,当前的三维重建方法需要足够多的投影数目才能实现高质量重建。文章在已有的三维重建算法的基础上,发展了一种针对CL的傅里叶迭代重建算法(laminography Fourier iterative algorithm,LFIA),在投影角度有限的情况下,利用投影之间的相关信息恢复缺失信息,从而实现更高的重建分辨率,并通过模拟与实验验证算法的可行性。

关键词：同步辐射X射线成像计算机层析成像傅里叶迭代算法