卡尔曼模糊自适应PID调速控制系统研究与仿真
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摘要
针对直流电机系统工艺复杂,时变性和耦合性强,且当模型参数大范围变化和具有外部干扰情况下,无法满足高精度、快响应的控制要求。提出了一种基于卡尔曼滤波算法和模糊自适应PID控制算法的直流电机调速系统。将模糊控制规则与传统PID控制算法相结合,提高了非线性系统的控制精度和鲁棒性;利用卡尔曼滤波器的预测功能,实现了对转速的超前控制,提高了系统的抗干扰能力。最后基于Simulink建立了整个系统的数学模型,验证了此方法的优越性。
The DC motor system is a complex process, time-varying and strong coupling, and when the parameters of the model vary widely and have external interference, it can not meet the requirements of high precision and fast response.A DC motor speed regulation system based on Kalman filtering algorithm and fuzzy adaptive PID control algorithm is proposed. Combining the fuzzy control rules with the traditional PID control algorithm, the control accuracy and robustness of the nonlinear system are improved.Using the prediction function of the Kalman filter, the forward control of the speed is realized, and the anti-interference ability of the system is improved.Finally, the mathematical model of the whole system is built based on Simulink, and the superiority of the method is verified.
The DC motor system is a complex process, time-varying and strong coupling, and when the parameters of the model vary widely and have external interference, it can not meet the requirements of high precision and fast response.A DC motor speed regulation system based on Kalman filtering algorithm and fuzzy adaptive PID control algorithm is proposed. Combining the fuzzy control rules with the traditional PID control algorithm, the control accuracy and robustness of the nonlinear system are improved.Using the prediction function of the Kalman filter, the forward control of the speed is realized, and the anti-interference ability of the system is improved.Finally, the mathematical model of the whole system is built based on Simulink, and the superiority of the method is verified.
引文
[1] 赵开理.基于单片机设计直流电机控制系统[D].南京:南京邮电大学,2017.
[2] 章涛,张巍,忻尚芝,等.无刷直流电机模糊自整定PID控制研究及仿真[J].电子测量技术,2017,40(8):66-71.
[3] 李祥荣.行波超声电机驱动建模与模糊PID控制系统研究[D].大连:大连海事大学,2017.
[4] 段梦霞.基于模糊PID控制的无人船舵机控制系统研究[D].海口:海南大学,2017.
[5] 闻双云.两轮自平衡小车控制算法的研究与优化[D].长春:吉林大学,2017.
[6] 白国振,俞洁皓.基于改进模糊神经网络的PID参数自整定[J].计算机应用研究,2016,33(11):3358-3363,3368.
[7] 窦艳艳,钱蕾,冯金龙.基于MATLAB的模糊PID控制系统设计及仿真[J].电子科技,2015,28(2):119-122.
[8] 周一飞.基于Simulink的步进电机控制系统仿真[D].成都:西南交通大学,2014.
[9] 崔家瑞,李擎,张波,等.永磁同步电机变论域自适应模糊PID控制[J].中国电机工程学报,2013,33(S1):190-194.
[10] 林辉.轮毂电机驱动电动汽车联合制动的模糊自整定PID控制方法研究[D].长春:吉林大学,2013.
[11] 冯刚,吕茂庭,覃天.基于MATLAB的卡尔曼滤波仿真研究[J].电子产品可靠性与环境试验,2011,29(6):61-63.
[12] 胡志辉.卡尔曼滤波理论及其在混沌通信中的应用研究[D].广州:华南理工大学,2011.
[13] 刘晓邦,车玥玮,童金,等.基于模糊控制的智能循迹绘迹系统设计[J].电子测量技术,2011,34(2):57-61.
[14] 李庆春.新型PID模糊控制器的结构分析及应用研究[D].长沙:中南大学,2010.
[15] 夏长亮,方红伟.永磁无刷直流电机及其控制[J].电工技术学报,2012,27(3):25-34.
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