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基于模糊pid控制的玉米精量播种机单体驱动器设计与试验

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农业工程学报 2022年第6期38卷 12-21页

作者：姚颍飞陈学庚纪超陈金成张惠潘峰新疆农垦科学院机械装备研究所石河子832000 石河子大学机械电气工程学院石河子832000 农业农村部西北农业装备重点实验室石河子832000

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STM32F103C8T... 详细信息

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。

关键词：农业机械控制模糊pid 玉米播种机单体驱动器高速播种

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考虑汽车悬架动挠度的模糊pid控制

北京理工大学学报 2016年第9期36卷 929-934页

作者：么鸣涛曹锋阙瑞义李军陈赟韩乃莉张复琳中国南方工业研究院北京102209

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PI... 详细信息

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.

关键词：悬架动挠度模糊pid 油气弹簧半主动悬架平顺性振荡

模糊pid双层参数整定及其在固化炉中的应用

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重庆大学学报（自然科学版） 2018年第1期41卷 78-87页

作者：沈平段小刚中南大学高性能复杂制造国家重点实验室长沙410083

提出了一种模糊pid(proportion integration differentiation)控制器的双层参数整定方法。将模糊pid控制器的参数整定分为比例因子的整定与模糊隶属度函数参数整定2部分。推导出模糊pid控制器的解析模型,该解析模型包括线性部分和非线... 详细信息

提出了一种模糊pid(proportion integration differentiation)控制器的双层参数整定方法。将模糊pid控制器的参数整定分为比例因子的整定与模糊隶属度函数参数整定2部分。推导出模糊pid控制器的解析模型,该解析模型包括线性部分和非线性补偿2个部分。整定的过程中,把模糊pid控制器解析模型的非线性补偿看作过程扰动,由线性部分和被控对象的二阶纯时滞模型,基于系统的增益裕度关系,导出模糊pid控制器的比例因子。再基于粒子群优化算法(PSO,particle swarm optimization)对三角隶属度函数进行优化,使控制器进一步适应被控对象的动态特性。仿真结果表明了研究方法的有效性以及应用在芯片固化炉的温度控制过程中,提升温度控制的效果。

关键词：模糊pid 参数整定增益裕度 PSO

基于自修正系数和模糊pid的高端装备亚微米级不平衡振动靶向抑制方法

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机械工程学报 2023年第13期59卷 184-192页

作者：许聪聪潘鑫张皓宇张馨北京化工大学人工自愈研究所北京100029 北京化工大学高端机械装备健康监控与自愈化北京市重点实验室北京100029

转子系统不平衡振动是以高档机床和航空发动机为代表的高端装备振动超标的主要原因,为了实现高端装备不平衡振动的快准精稳抑制,提出了一种基于自修正系数和模糊pid的不平衡振动靶向抑制方法。该方法基于电磁式平衡执行器,以自修正系数... 详细信息

转子系统不平衡振动是以高档机床和航空发动机为代表的高端装备振动超标的主要原因,为了实现高端装备不平衡振动的快准精稳抑制,提出了一种基于自修正系数和模糊pid的不平衡振动靶向抑制方法。该方法基于电磁式平衡执行器,以自修正系数法为核心,引入模糊pid算法对执行器内配重盘单次动作步数进行优化,仿真结果表明,模糊pid算法实现了配重盘的变步长控制,降低了平衡时间。最后通过模拟实验和现场试验验证了该方法的有效性和可靠性。模拟实验结果表明,该方法较传统影响系数法控制效果更好,平衡速度更快。现场试验结果表明,自动平衡系统可在30 s内将机床的不平衡振动从5.0μm降低至0.3μm,实现了高端装备的振动亚微米级控制,并有效提高了加工工件的圆度误差。

关键词：不平衡振动靶向抑制模糊pid 自修正系数

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模糊pid算法在网络控制系统中的应用

武汉理工大学学报 2010年第6期32卷 144-148页

作者：尹勇李少芳王吉红武汉理工大学信息工程学院武汉430070 英国伯明翰大学电子电气与计算机工程学院

在网络控制系统中,传统pid控制方法的参数的非线性增加了对其参数的调整难度。搭建了基于模糊pid控制的网络化控制系统平台,对模糊自适应pid控制算法在网络化控制系统中的参数整定进行了研究,确定了变量隶属函数。在Matlab环境下利用Tru... 详细信息

在网络控制系统中,传统pid控制方法的参数的非线性增加了对其参数的调整难度。搭建了基于模糊pid控制的网络化控制系统平台,对模糊自适应pid控制算法在网络化控制系统中的参数整定进行了研究,确定了变量隶属函数。在Matlab环境下利用TrueTime工具箱和fuzzy模糊控制模块对传统pid控制算法和模糊自适应pid控制算法进行了仿真比较,结果表明模糊pid控制算法明显地改善了控制系统的动态性能,并且此方法易于实现,便于工程应用。

关键词：模糊pid 参数自适应网络控制系统

激光光路控制电磁作动器的模糊pid控制特性分析

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兵工学报 2019年第2期40卷 430-441页

作者：孙凤张琪徐方超李强金俊杰佟玲张晓友刘巍巍沈阳工业大学机械工程学院辽宁沈阳110870

为了实时控制激光切割中激光焦点与辅助气体中轴线的相对位置,提出了一种模糊pid控制的电磁作动永磁复位式3自由度电磁作动器。介绍了电磁作动器结构,建立了相应系统数学模型。采用模糊pid控制算法以仿真与实验相结合的方式研究了电磁... 详细信息

为了实时控制激光切割中激光焦点与辅助气体中轴线的相对位置,提出了一种模糊pid控制的电磁作动永磁复位式3自由度电磁作动器。介绍了电磁作动器结构,建立了相应系统数学模型。采用模糊pid控制算法以仿真与实验相结合的方式研究了电磁作动器的控制特性,并在pid控制器参数完全相同情况下,与传统pid控制算法的控制特性进行对比分析。仿真与实验结果表明:在x轴方向,与传统pid控制算法位置响应时间相比,仿真位置响应时间变化不大,实验位置响应时间减少1. 50 s;在y轴方向,与传统pid控制算法位置响应时间相比,仿真位置响应时间减少0. 48 s,实验位置响应时间减少1. 88 s.经过对模糊pid控制器参数的进一步优化,作动平台在x轴方向响应时间可达0. 10 s.与传统pid控制器相比,模糊pid控制器响应时间更短、响应速度更快。

关键词：电磁作动器数学模型模糊pid 差动控制

大型载重车辆电液多轴转向执行机构的模糊pid控制

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农业工程学报 2007年第5期23卷 100-104页

作者：孙玉波高秀华周富家赵斌吉林大学机械科学与工程学院长春130022 徐州重型机械有限公司徐州221004

针对大型载重车辆电液转向系统的研究,建立了转向执行机构——电液比例阀控液压缸的数学模型。采用pid控制策略对液压缸的位置进行控制。由于传统的pid控制器参数整定不容易,该文将模糊控制应用到pid控制中,在线调整pid参数。利用MATLAB... 详细信息

针对大型载重车辆电液转向系统的研究,建立了转向执行机构——电液比例阀控液压缸的数学模型。采用pid控制策略对液压缸的位置进行控制。由于传统的pid控制器参数整定不容易,该文将模糊控制应用到pid控制中,在线调整pid参数。利用MATLAB中SIMULINK模块搭建包含Fuzzy控制的系统模型。仿真结果表明:模糊pid控制改善了控制系统的动态特性,增强实用性。

关键词：车辆工程多轴转向执行机构模糊pid

基于模糊pid控制器的变质量-柔性梁结构振动主动控制

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振动与冲击 2018年第23期37卷 197-203,240页

作者：马驰骋罗亚军张希农程相孟邵明玉山东理工大学交通与车辆工程学院山东淄博255000 西安交通大学机械结构强度与振动国家重点实验室西安710049

机械臂结构通常用来搬运或者传输物品,而质量在传递过程中可能移动或者改变大小,因此这类结构属于典型的变质量结构,含质量构件的机械臂通常被简化为附加集中质量或附加变质量的柔性杆梁结构。以含变质量构件的压电梁结构为研究对象,从... 详细信息

机械臂结构通常用来搬运或者传输物品,而质量在传递过程中可能移动或者改变大小,因此这类结构属于典型的变质量结构,含质量构件的机械臂通常被简化为附加集中质量或附加变质量的柔性杆梁结构。以含变质量构件的压电梁结构为研究对象,从材料的本构方程出发,使用模态叠加法推导了粘贴有压电片的变质量-柔性梁结构的控制方程,通过计算仿真得到变质量时变系统的瞬态响应,分析了变质量-柔性梁结构的振动特性和运动规律,然后开展变质量柔性梁结构的振动主动控制研究;针对系统的变质量时变特性,设计模糊pid控制器对含变质量单元的柔性梁结构开展了振动主动控制研究,考虑了多种工况下系统的振动抑制问题;鉴于FFT在非平稳信号分析中的不足,使用时频分析技术将信号在时间-频率域上分解,得到了信号在时频域上的能量分布信息,更加准确的比较了控制效果。数值仿真表明,由于系统的变质量特性,系统没有固有频率,而是以共振频率带的形式出现;pid控制和模糊pid控制两种算法都可以实现系统的振动抑制,但是使用模糊自整定pid控制器,鲁棒性高,自适应性强,通过改进pid控制器的参数,可有效的提高控制效果。

关键词：变质量时变系统振动控制模糊pid

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CT扫描攀爬机器人模糊pid力控制算法

林业科学 2018年第11期54卷 104-110页

作者：刘存根周玉成刘晓平张连滨刘传泽山东建筑大学信息与电气工程学院济南250101

【目的】提出一种CT扫描攀爬机器人水平伸缩关节夹持力模糊pid控制算法,以实现其夹持力的精确控制,增强对古建筑立木柱的安全保护。【方法】首先,使用巴特沃斯二阶低通滤波器对压力传感器输出值进行滤波,减弱噪声等干扰信号对测量值的影... 详细信息

【目的】提出一种CT扫描攀爬机器人水平伸缩关节夹持力模糊pid控制算法,以实现其夹持力的精确控制,增强对古建筑立木柱的安全保护。【方法】首先,使用巴特沃斯二阶低通滤波器对压力传感器输出值进行滤波,减弱噪声等干扰信号对测量值的影响;然后,以力误差和力误差变化率为系统输入,选择三角函数为隶属度函数进行模糊化处理,根据pid整理规则分别建立pid参数的模糊推理规则,利用系数加权平均法对系统输出进行反模糊化处理;最后,对比分析模糊pid控制算法和耦合PD控制算法的力控制效果。【结果】接触过程中,压力传感器信号经滤波处理后,波动明显减小。夹紧过程中,相比耦合PD控制算法,模糊pid控制算法的夹持力控制精度最大可提高51.8%,相对关节力误差最高可提高99.8%,力调节时间也不同程度优化,且模糊pid控制算法还可消除夹持力调节过程中的超调现象。【结论】巴特沃斯二阶低通滤波可有效滤除压力传感器输出值中噪声等信号的干扰,提高接触检测的可靠性;相比耦合PD控制算法,模糊pid控制算法具有更好的夹持力控制效果,不仅可以提高CT扫描攀爬机器人工作的可靠性,而且能够进一步保证古建筑木立柱的安全。

关键词：攀爬机器人木立柱模糊pid 力控制