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基于模糊增量式PID控制的激光定向能量沉积熔池温度监测与闭环控制
1
作者 苏立志 杨建利 +7 位作者 卢通 徐子法 郭伟 覃祥丽 王文涛 何建群 马新强 成巍 《中国表面工程》 北大核心 2025年第3期199-212,共14页
作为激光增材制造的技术之一,激光定向能量沉积利用送粉器将粉末送入由高能量激光束产生的熔池中,将材料逐层沉积在基板上,可以实现任意复杂形状的零件成形。沉积过程中熔池温度与成型质量密切关联。因此需要对熔池温度进行实时检测,为... 作为激光增材制造的技术之一,激光定向能量沉积利用送粉器将粉末送入由高能量激光束产生的熔池中,将材料逐层沉积在基板上,可以实现任意复杂形状的零件成形。沉积过程中熔池温度与成型质量密切关联。因此需要对熔池温度进行实时检测,为工艺参数的调整提供指导。沉积时熔池温度受零部件散热条件变化、设备波动等外部环境影响易发生波动变化,导致形成性能低、形貌差的沉积层,所以需要对熔池温度实时控制。针对激光定向能量沉积成形中熔池表面温度难以测量与控制的问题。搭建彩色电荷耦合设备相机(CCD)同轴测温系统与闭环控制系统,设计多组试验。研究送粉速率、扫描速度、激光功率对熔池温度的影响规律。发现激光功率变化对熔池温度的影响最显著。根据激光定向能量沉积过程的特点,提出一种基于模糊增量式比例-积分-微分(PID)的熔池温度控制算法,并基于Simulink建立仿真系统,为搭建熔池温度闭环控制提供理论支撑;基于微软基础类库(MFC)开发闭环控制系统软件,设计激光定向能量沉积试验,通过添加激光功率、送粉速率变化模拟实际生产可能出现的问题,分析闭环控制下熔池温度的变化,验证模糊增量式PID算法应对复杂多变的激光定向能量沉积过程的有效性。结果表明,模糊增量式PID算法相比于增量式PID算法具有更好的控制效果。模糊增量式PID算法通过模糊逻辑的引入,可以更好地处理非线性系统和不确定性,并在复杂环境下,控制系统的响应更为精确地减少了超调和稳态误差,为实际应用提供了新思路。 展开更多
关键词 激光定向能量沉积 模糊增量式比例-积分-微分(pid) 熔池温度 闭环控制 仿真模拟
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基于NCS4000网络化平台的水箱液位模糊PID控制系统研究与设计 被引量：2
2
作者 周悦 杨旭 +1 位作者 于广平 毛永明 《沈阳建筑大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2012年第6期1136-1142,共7页
目的为了便于对过程控制及液位控制的研究,同时为了工程技术人员在系统开发和验证复杂的控制策略奠定良好基础,笔者利用NCS4000网络化控制平台设计并实现了多容水箱液位控制实验系统,也为高校师生提供了一个良好的教学与研发平台.方法... 目的为了便于对过程控制及液位控制的研究,同时为了工程技术人员在系统开发和验证复杂的控制策略奠定良好基础,笔者利用NCS4000网络化控制平台设计并实现了多容水箱液位控制实验系统,也为高校师生提供了一个良好的教学与研发平台.方法研究和设计一种集液位、流量、温度等多参数控制为一体的多容水箱实验测试平台,通过实验与系统辨识相结合的方法建立控制系统的数学模型,进而设计参数自整定模糊PID控制器,实现复杂系统的优化控制.结果通过系统实验测试发现采用模糊PID控制器的控制系统的上升时间为tr=125 s、超调量为σ%=3.5%;增量式PID控制器的控制系统的上升时间为tr=420 s、超调量为σ%=3.7%.结论参数自整定模糊PID控制器能够使控制对象快速稳定地达到控制指标,提高了系统的稳定性与快速性. 展开更多
关键词 液位控制 网络化控制系统 增量式pid 模糊pid
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基于时滞系统的参数自整定模糊PID控制器的设计与仿真研究 被引量：5
3
作者 段五星 张新政 《科学技术与工程》 2011年第21期5208-5212,共5页
时滞系统在受到干扰时,常规控制器很难及时对干扰产生抑制作用,不能保证系统的稳定性。结合模糊控制和常规PID控制各自的优点,设计了一种参数自整定模糊PID控制器,并根据其输出形式的不同,分别采用了位置式和增量式两种方法对时滞系统... 时滞系统在受到干扰时,常规控制器很难及时对干扰产生抑制作用,不能保证系统的稳定性。结合模糊控制和常规PID控制各自的优点,设计了一种参数自整定模糊PID控制器,并根据其输出形式的不同,分别采用了位置式和增量式两种方法对时滞系统进行了有效的控制。同时利用Matlab软件的Simulink和Fuzzy工具箱进行了计算机仿真,总结出了调整模糊PID控制器各参数的一般规律,仿真结果表明采用增量式输出方法时控制效果更好,并具有零超调、无静差、过渡时间短、稳定性好等特点。 展开更多
关键词 时滞系统 参数自整定 模糊pid控制器 位置式 增量式 计算机仿真
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电子分析天平模糊自适应PID平衡调节方法研究 被引量：24
4
作者 任亚奇 滕召胜 +2 位作者 黄强 刘亚坤 林海军 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第6期1424-1432,共9页
为实现电子分析天平的快速准确称量,提出基于增量式模糊调节和PID调节有机融合的电子天平模糊自适应PID平衡调节方法。在建立电磁力平衡传感器系统传递函数基础上,确定基于FOLPD模型及Z-N整定法的初始PID调节参数,结合电磁力平衡传感器... 为实现电子分析天平的快速准确称量,提出基于增量式模糊调节和PID调节有机融合的电子天平模糊自适应PID平衡调节方法。在建立电磁力平衡传感器系统传递函数基础上,确定基于FOLPD模型及Z-N整定法的初始PID调节参数,结合电磁力平衡传感器的动态响应特性,设定电子分析天平的模糊调节规则,并通过阈值判断,在系统偏差较大时采用增量式模糊调节,偏差较小时采用PID调节,实现两种调节方法的优势互补,缩短系统调节时间,提高系统的鲁棒性。仿真及测试结果表明,量程220 g、感量0.1 mg的电子分析天平应用模糊自适应PID调节方法,各载荷点示值误差≤±0.3 mg,稳定时间≤3 s,优于国家标准《JJG1036—2008电子天平检定规程》规定的I级天平示值误差指标。 展开更多
关键词 电子分析天平 平衡调节 增量式模糊调节 模糊自适应pid 鲁棒性
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基于准线性模型的柴油机电子调速仿真和实验研究 被引量：3
5
作者 袁银南 朱磊 +3 位作者 陈笃红 王存磊 宋雪桦 张育华 《内燃机学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第3期263-269,共7页
为了更好研究柴油机动态调速工作过程,在实验的基础上,采用MATLAB/S imu link仿真平台和FuzzyLogic Toolbox工具箱建立柴油机准线性控制模型,采用增量型PID和自适应模糊PID对此模型进行控制仿真,分析油门突变和负荷突变时不同控制算法... 为了更好研究柴油机动态调速工作过程,在实验的基础上,采用MATLAB/S imu link仿真平台和FuzzyLogic Toolbox工具箱建立柴油机准线性控制模型,采用增量型PID和自适应模糊PID对此模型进行控制仿真,分析油门突变和负荷突变时不同控制算法对转速稳定性的控制效果,综合各自算法的优缺点指导了实际控制软件的编写。发动机台架实验测试结果表明,发动机稳态调速率小于2.500/,符合各类常规动力设备的调速要求,并实现对LR6105Q型柴油机的全程调速和两极调速的功能,达到了与发动机匹配主机的动力特性要求。 展开更多
关键词 柴油机 增量型pid 自适应模糊pid 准线性模型 电子调速
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单相流体回路控温算法建模与仿真分析 被引量：8
6
作者 赵亮 满广龙 +3 位作者 曹剑峰 范宇峰 于新刚 杨素君 《航天器工程》 2011年第6期38-43,共6页
针对我国新的载人航天器在控制密封舱空气温湿度同时,要精确控制流体回路上电池等大热耗设备温度的需求,文章给出了航天器单相流体回路的PID控制、模糊增量控制和专家控制算法,解决了控温点前存在大热容和大热耗设备的流体回路控温问题... 针对我国新的载人航天器在控制密封舱空气温湿度同时,要精确控制流体回路上电池等大热耗设备温度的需求,文章给出了航天器单相流体回路的PID控制、模糊增量控制和专家控制算法,解决了控温点前存在大热容和大热耗设备的流体回路控温问题。新的单相流体回路控温算法的提出和应用,可以有效简化流体回路复杂程度,减少10%的热控质量和功耗。 展开更多
关键词 航天器 单相流体回路 pid控制 模糊增量控制 专家控制 大热容
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智能阀门定位器控制方法的研究 被引量：5
7
作者 赵明南 杨金堂 +2 位作者 夏中愈 张俊 全芳成 《机床与液压》 北大核心 2015年第2期141-144,共4页
针对采用直行程气缸控制的阀门设计了智能阀门定位器。为研究其控制方法,采用AMESim/Simulink联合仿真,在AMESim中建立气动伺服阀控非对称缸的系统模型,以S函数的形式导入到模糊自整定增量式PID控制系统的Simulink模块中,得到气动伺服... 针对采用直行程气缸控制的阀门设计了智能阀门定位器。为研究其控制方法,采用AMESim/Simulink联合仿真,在AMESim中建立气动伺服阀控非对称缸的系统模型,以S函数的形式导入到模糊自整定增量式PID控制系统的Simulink模块中,得到气动伺服系统的响应特性。将有、无PID系统的响应特性进行对比分析,结果表明:模糊自整定增量式PID控制器可以改善气动伺服系统的响应性能,达到了调节精度高、调节速度快的目的。 展开更多
关键词 智能阀门定位器 直行程气缸 联合仿真 增量式pid 模糊自整定
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两轮差速机器人运动学分析和控制研究 被引量：6
8
作者 王维新 《现代电子技术》 2012年第10期93-96,共4页
对两轮差速机器人的运动控制进行分析,建立了输入/输出量之间的函数隶属关系,在建立轮式机器人的运动学模型和动力学模型基础上,为实际研究提供可行性指导和理论依据。同时为博创平台的差速机器人运动控制提出新的思路,即基于模糊控制... 对两轮差速机器人的运动控制进行分析,建立了输入/输出量之间的函数隶属关系,在建立轮式机器人的运动学模型和动力学模型基础上,为实际研究提供可行性指导和理论依据。同时为博创平台的差速机器人运动控制提出新的思路,即基于模糊控制的机器人路径跟踪。将增量式PID控制算法及模糊控制策略结合起来,应用于两轮差速机器人的运动控制模型中,并运用Matlab进行仿真,得到了控制系统的响应曲线,达到了满意的效果。 展开更多
关键词 差速机器人 模糊控制 MATLAB仿真 增量式pid控制
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星载黑体高精度集成化温控系统设计 被引量：1
9
作者 黑花阁 李潇雁 +2 位作者 李璐芳 蔡萍 陈凡胜 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2023年第7期202-211,共10页
随着航天红外技术向高定量化、高集成化方向的发展,传统基于CPU或DSP的黑体测控温系统无法满足高集成化和高精度的需要。针对上述问题,设计了基于FPGA的星载黑体高精度集成温控系统。该系统以FPGA为核心控制单元进行温度采集和控制,实... 随着航天红外技术向高定量化、高集成化方向的发展,传统基于CPU或DSP的黑体测控温系统无法满足高集成化和高精度的需要。针对上述问题,设计了基于FPGA的星载黑体高精度集成温控系统。该系统以FPGA为核心控制单元进行温度采集和控制,实现多功能高速并行处理。黑体测温模块采用三线制惠斯通电桥减小导线电阻影响,然后在信号调理部分采用集成运算放大器组成的三级有源滤波和放大实现了对电气输出的低噪声放大。与传统仪用放大器加无源滤波的信号调理方式相比,该方法具有更强的干扰抑制能力。同时,对铂电阻阻值与温度的非线性误差以及测温系统电路误差,提出了基于多项式模型及最小二乘理论的分级拟合校正方法,进一步提高了测温精度。控温模块采用新型模糊控制和增量式PID(FIPID)结合减小过冲,加快收敛速度。基于精密标准电阻的实测结果表明该系统测温精度在247~375 K范围内为0.035 K,比校正前精度0.383 K提高了90.9%。控温仿真实验表明与PID控温相比,FIPID的过冲为零,而PID算法有12.4%的过冲,且收敛速度提高了64%。地面热真空和在轨实际控温实验表明在256~367 K范围内实测控温精度为0.039 K,该方法已成功应用于某型号空间红外相机,且满足在轨高精度定标要求。该系统具有测控温精度高、动态范围大、易于集成化的优点,可推广应用于星上其他高精度主动温控。 展开更多
关键词 星载黑体 集成化设计 FPGA 高精度测控温 模糊增量pid
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模糊反馈增量式比例积分微分油气悬架控制 被引量：8
10
作者 孙建民 刘祥 +1 位作者 赵国浩 周庆辉 《科学技术与工程》 北大核心 2021年第34期14814-14820,共7页
为了提升工程车辆的行驶平稳性,以工程车辆油气悬架为研究对象,以车身加速度为主要优化目标,设计了基于模糊反馈的增量式比例积分微分(proportional-integral-derivative,PID)油气悬架控制系统。对被动悬架,增量式PID和模糊反馈增量式PI... 为了提升工程车辆的行驶平稳性,以工程车辆油气悬架为研究对象,以车身加速度为主要优化目标,设计了基于模糊反馈的增量式比例积分微分(proportional-integral-derivative,PID)油气悬架控制系统。对被动悬架,增量式PID和模糊反馈增量式PID控制器进行仿真,对车身垂向加速度、车轮动载荷、悬架动挠度和控制力4个指标进行分析。选取C级路面和车辆行驶速度作为油气悬架系统输入激励,在降低车身垂直加速度的前提下,着重解决增量式PID控制器存在的问题。仿真结果表明,与传统被动悬架系统相比,基于模糊反馈的增量式PID控制油气悬架系统的车身垂向加速度的均方根值降低52%、悬架动挠度降低24%、车轮动载荷降低了44%。与增量式PID相比,悬架动挠度降低了69%,且基于模糊反馈的增量式PID控制器相比较于传统增量式PID控制器其输出控制力降低了86%。因此可以证明,基于模糊反馈的增量式PID控制器,不仅可以提升油气悬架系统综合动态性能,对改善车辆行驶的平顺性和操作稳定性,具有较好的应用前景,且其在经济性和环保性方面同样更具优势。 展开更多
关键词 油气悬架 工程车辆 模糊反馈 增量式比例积分微分(proportional-integral-derivative pid)
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