基于不完全微分的模糊自适应PID算法速度优化控制系统设计

为提高平地机行走作业速度的控制性能,协调解决外界干扰信号对系统造成的影响以及行走作业速度精度滞后和不稳定性问题、将一阶惯性环节加入模糊自适应PID控制器的微分环节中,采用单片机作为行走作业速度的控制中心,提出了基于不完全微分的模糊自适应PID算法速度优化控制系统.最后通过Matlab的Simulink仿真软件,分别将不带PID控制、PID控制和不完全微分模糊自适应PID控制3种方式用于对人为给定速度干扰信号的控制仿真测试,验证了不完全微分模糊自适应PID算法的有效性和可靠性.     

基于模糊PID控制的恒压浇灌系统研究

恒压浇灌系统的管网压力具有非线性、大惯性、时变性,难以建立精确的数学模型.首先确定2种常见的模糊控制与PID控制的结合方式,分别为Fuzzy-PID复合控制与模糊自适应PID控制;然后,针对Fuzzy-PID复合控制设计一种模糊控制切换隶属函数,对模糊自适应PID建立模糊子集和模糊规则库;最后,在MATLAB软件中搭建恒压浇灌系统仿真框架,通过仿真试验结果对比不同控制方式的控制效果.仿真试验结果表明,Fuzzy-PID复合控制没有产生明显的超调现象,适用于无超调系统;模糊自适应PID调节时间短,但有明显的超调现象,适用于快速响应系统.     

蔬菜大棚模糊PID温度控制系统的设计

针对大棚温度控制系统采用传统控制方法效果不甚理想的问题,提出了在大棚温度控制系统中引入模糊PID控制方法。该方法能使大棚温度控制系统根据季节交替和时令的变化,实现优化控制,为农作物的生长发育提供合适的温度环境。并在MATLAB环境下进行计算机仿真控制试验。结果表明,模糊PID控制方法可以提高大棚控制系统的自适应性和鲁棒性,抑制大惯性产生的温度失调等副作用,获得满意的控制效果。     

考虑非线性的水轮机调节系统协同进化模糊PID仿真

【目的】针对水轮机调节系统常规PID控制存在的适应性不足问题,采用模糊PID控制作为水轮机调节系统的基本控制策略,为水轮机调节系统的有效控制提供支持。【方法】采用基于模型综合特性曲线的非线性水轮机模型,建立水轮机调节系统模糊PID控制仿真模型,通过协同进化算法同时优化模糊PID控制的3个比例因子和模糊规则,并以实例验证所建水轮机调节系统的控制性能。【结果】通过对不同工况点的优化得出一组适合于全工况的通用有效模糊规则。与常规PID相比,协同进化模糊PID仿真控制使调节时间缩短了28%,超调量减少了49%,振荡次数减少了50%。【结论】引入了非线性水轮机模型,使得系统建模更加合理,仿真结果更加真实可信。采用协同进化模糊PID的水轮机调节系统的控制性能优于常规PID控制,该控制策略能使系统良好地适应运行工况的变化。     

酶法农残检测的Smith模糊PID恒温控制仿真

酶活性易受温度影响,导致酶法检测农残精度不高。本文研究了一种控制农残检测仪内部温度的恒温控制系统,以便为酶法农残检测提供最佳检测温度。根据控制理论设计了恒温控制系统框架,运用传热学原理建立了被控温度的数学模型,针对该模型具有大惯性、大滞后的特点。将Smith预估器与模糊PID控制器相结合,设计了一种Smith模糊PID温度控制器。在给定相同的幅值为1的阶跃信号下,分别对PID控制器、模糊PID控制器、Smith PID控制器和Smith模糊PID控制器进行Matlab仿真试验,得出各种控制器的性能指标(超调量、调节时间、稳态误差)分别为:PID控制器(19%、250 s、0.0001)、模糊PID控制器(11%、450 s、0.0001)、Smith PID控制器(0%、500 s、0)、Smith模糊PID控制器(0%、140 s、0);在1180~1230s增加一个幅值为5的干扰信号测试系统的抗干扰性,PID控制器和模糊PID控制器均出现较大的波动,而Smith PID控制器和Smith模糊PID控制器均无波动,得出各控制器的恢复时间分别为:PID控制器(200 s)、模糊PID控制器(300s)、Smith模糊PID控制器(120 s);利用调整时间常数和延迟时间测试系统鲁棒性,得出各控制器性能指标分别为PID控制器(38%、450s、0.0001)、模糊PID控制器(23%、880 s、0.00025)、Smith模糊PID控制器(1%、150 s、0)。由试验结果可知,Smith模糊PID控制器性能指标均优于其它几种控制器,而且在系统鲁棒性和抗干扰能力上,Smith模糊PID控制器较强于其它控制器。本文所设计的Smith模糊PID恒温控制系统能够实现仪器内部温度的精确控制,能够为酶法农残检测提供最佳恒温。     

模糊免疫PID控制器及其在料位控制中的应用

将免疫PID控制和模糊控制算法融合,提出了模糊免疫PID控制算法,并将其应用到热磨机中的料位控制系统.Matlab仿真试验证明,对于具有非线性、时变、不确定性、纯滞后、大惯性的控制系统,模糊免疫PID是一种新的有效的控制策略.研究表明:模糊免疫PID控制算法可有效地提高料位控制系统的性能.     

基于模糊自整定PID的温室温度控制系统设计及仿真

温室温度系统是一个大时滞、非线性的复杂系统,传统的控制方法效果不甚理想。因此,本研究设计一种基于模糊自整定PID控制方法的温室温度控制系统,可根据温度偏差和温度偏差变化率实时整定PID控制器的参数。控制系统以STC89C52单片机为控制核心,采用DS18B20温度传感器实现对温室温度的采集,通过控制电加热炉的加热功率来调节温室的热量输入,起到控制温室温度的作用。并在Matlab 11.0/Simulink环境下,建立模糊自整定PID控制器的仿真模型,通过仿真发现该方法比常规PID控制方法具有更好的鲁棒性,能够实现良好的控制效果。     

水稻液体肥变量施用调节系统设计与试验

目的 设计一种机电式流量调节阀，与已研制的气力引射式施肥器集成构建液体肥变量施用调节系统，实现水稻近根部微小流量液体肥精准施用。方法 通过试验标定了系统质量流率理论模型，建立控制系统传递函数模型，设计了基于模糊推理的PID控制器结构、规则和初始参数；通过仿真试验，分析了PID和模糊PID控制的调控响应能力。结果 仿真试验结果表明，模糊PID控制阶跃信号响应超调量、调节时间和稳态误差分别为0.12%、2.51 s和0.007， 与PID控制的对应值42.90%、4.44 s和0.010相比均较低，表明模糊PID控制动态调节和稳定性更好；在幅值为0.5、持续时间为0.1 s的脉冲信号干扰下，模糊PID控制的调节时间为0.61 s，比PID控制(1.67 s)更短，具有更强的抗干扰能力。性能试验结果表明，10种目标质量流率条件下，模糊PID控制的质量流率绝对误差均低于PID控制，控制精度为93.93%～96.88%，高于PID控制(90.00%～95.21%)；在施肥量变化时，模糊PID控制的超调量为12.2%，上升时间、调节时间和峰值时间分别为1.5、10.7和1.7 s，均低于PID控制的17.4%、2.1 s、13.3 s和2.3 s。结论 基于模糊PID控制的水稻液体肥变量施用调节系统具有较高的质量流率控制精度和跟踪性能，为研制水稻田液体肥变量施肥装备奠定了基础。     

基于智能预测算法的食用菌大棚温湿度控制研究

针对食用菌大棚温湿度控制存在的大滞后、大超调的问题,提出基于智能预测控制的食用菌大棚温湿度控制策略,将模型预测思想与模糊蚁群智能控制算法相结合,避免传统控制策略带来的大棚内环境温湿度异常问题。仿真实验表明,智能预测控制策略可基本实现零超调的控制效果,同时缩短了系统温湿度调节响应时间,控制过程更加稳定,控制效果优于采用智能算法的传统控制策略。     

基于LabVIEW和模糊控制的大棚气体施肥控制系统的仿真研究

CO_2是农作物进行光合作用的重要因素之一,直接影响农作物的生长。因此,科学合理的增施措施势在必行。本文针对蔬菜温室大棚内CO_2气肥增施量受多因子影响难以建立精准控制模型的特点,以种植西红柿为例,提出了一种充分利用农作物不同环境下的大棚气体施肥模糊控制系统。以温度和光照强度为2大主要影响因子,利用LabVIEW中的模糊系统设计器建立模糊控制系统,并对该系统进行仿真研究。结果表明,系统运行稳定可靠,操作简单方便,精准地实现了对大棚内西红柿生长的CO_2气肥增施控制。