5个研究背景和意义示例,教你写计算机自适应模糊PID控制论文

今天分享的是关于自适应模糊PID控制的5篇计算机毕业论文范文, 如果你的论文涉及到自适应模糊PID控制等主题,本文能够帮助到你

草原放牧机器车智能控制系统的研究与实现

这是一篇关于放牧机器车,智能控制系统,自适应模糊PID控制,通信系统,生态环境监测的论文, 主要内容为当前,我国畜牧业逐渐向规模化与智慧化转型升级,而内蒙古自治区目前大部分牧区仍采用传统的畜牧方式,这种畜牧方式需要大量人力监管,工作环境恶劣、复杂,工作强度大,难以满足规模化养殖的需求。随着智能控制和机器人技术的深入研究与不断实践,智能机器人逐渐被应用到畜牧业中。为了提升畜牧效益、节约人力成本,本文基于智能控制技术研究并设计了一种用于草原放牧环境下的智能放牧机器车,借助云端控制界面实现机器车的实时、稳定控制。论文主要工作如下:(1)分析放牧机器车智能控制系统的设计要求,确定总体设计框架并进行主要机构的设计与选型。设计各个控制器的硬件电路,组成一主多从的底层硬件控制系统,采用CAN和Modbus通信搭建通信网络。为增加机器车的实用性,设计出一套生态环境监测系统,对牲畜采食范围内的环境进行监测。(2)根据硬件设计,对主从控制器的软件和云端控制界面进行设计。首先,设计主要执行机构和传感器的程序。接着,为提高控制系统的实时性与稳定性,主控器采用了Free RTOS实时操作系统,并基于该系统进行机器车控制流程的设计。最后,利用与无线通信模块配套的云平台进行云端控制界面的设计。(3)针对草原放牧环境地形复杂、路面崎岖不平,具有较强非线性的特点,将机器车的整体控制分解成纵向和横向控制,分别设计两种运动控制器。纵向调速系统结构简单,设计了纵向定速PID控制器。而转向系统的硬件组成和内部角度计算方式复杂,并且在实际应用中易受地形影响造成控制的实时性变差,因此设计横向自适应模糊PID控制器实时调整控制参数,实现转向的实时、稳定调节。(4)对放牧机器车的软硬件系统和运动控制算法进行测试。测试结果表明,机器车的软硬件功能正常,通信状态良好。纵向定速PID控制器在设定目标值为0.5 m/s时,调节时间为1.95 s,超调量约为6%,稳态误差约为0。横向自适应模糊PID控制器性能优异,对比传统控制方式,在设定相同目标值时,上升时间缩短0.77 s,调节时间缩短1.12 s,超调量和稳态误差均降低约2%;在受到扰动时能快速恢复到稳态,具有较好的抗干扰性。生态环境监测系统采集的数据对比标定传感器误差在7%以内,具有较高的参考价值。

蔗种种植定向控制系统的设计与研究

这是一篇关于蔗种,种植定向,自适应模糊PID控制,调向装置,控制系统的论文, 主要内容为目前,国内外甘蔗种植机械均未考虑播种前对蔗种蔗芽进行识别调整,而是直接将蔗种由排种槽排入种沟,这种盲种方式虽然播种速度快,但无法保证蔗种落入种床时蔗芽朝向种沟沟壁,不能满足蔗种定向种植农艺要求,导致播种的甘蔗生长状况和亩产量不如人工定向种植。为克服这一瓶颈,本文在课题组自主研发的蔗种调向装置基础上,设计了蔗种定向试验台,提出基于视觉伺服控制的蔗种精准调向方法和基于自适应模糊PID算法的蔗种调向装置取种定位控制策略,开展蔗种种植定向控制系统的相关设计与研究。主要研究内容如下:(1)分析并提出蔗种种植定向控制系统总体设计要求,设计蔗种定向试验台整体结构,阐述包括蔗种输送机构、蔗种调向装置、图像采集机构及投种种植机构的结构组成及工作原理;提出基于视觉伺服技术的蔗种调向控制方法,实现蔗种调向过程的精准自动控制;根据控制需求确定出蔗种输送机构、蔗种调向装置及图像采集机构的控制方案,提出基于机电传动结合的定向控制系统总体方案,明确系统具体工作流程。(2)针对调向装置的取种步进定位控制,提出基于自适应模糊PID算法的控制方案。基于Matlab/Simulink仿真平台建模,进行PID控制器和自适应模糊PID控制器作用下的系统动态、抗干扰、鲁棒性性能仿真对比分析。结果表明,在阶跃信号作用下,自适应模糊PID控制所需上升时间和调节时间比PID控制分别减少了61.7%、68.1%;加入扰动信号作用后,自适应模糊PID控制表现出良好的抗干扰能力,扰动撤除后仅用0.013s便回归稳态,PID控制回归稳态后有微量稳态误差;将步进电机传递函数的反电势系数和转动惯量值分别增加30%后,自适应模糊PID控制下系统超调量分别仅增加了2.4%、7.3%,远低于PID控制下的21.6%、30%,鲁棒性更强。(3)对蔗种种植定向控制系统的软硬件进行设计,根据设计的硬件系统总体框架,完成硬件实物选型、GPIO引脚分配以及电路接线图设计;基于Py Charm集成IDE环境,利用Python软件开发下位机主控程序;基于Py Qt5图形界面库的Qt Designer软件开发上位机人机界面,设计控制界面的各个功能模块程序;(4)搭建蔗种定向试验台架,进行机械手取种定位精度试验及自动调向性能验证试验。取种定位精度试验结果表明,保证机械手取种定位精度最高、实现精准稳定取种的最优参数组合为:控制算法为自适应模糊PID算法、细分倍数为8、机械手移动距离为200mm。自动调向性能验证试验结果表明,50根蔗种经调向装置调向完成后,有47根蔗种调向成功,蔗种调向成功率达到94%,系统性能良好,可基本满足蔗种智能化定向种植要求。

蔗种种植定向控制系统的设计与研究

履带式自动换杆液压钻车设计研究

这是一篇关于自动换杆,液压锚杆钻车,自适应模糊PID控制的论文, 主要内容为煤矿井下钻探施工是进行矿井巷道支护、瓦斯治理和冲击地压防治最直接有效的手段,液压锚杆钻机作为煤矿井下极为重要的钻孔机械,其自动化程度在很大程度上决定了锚杆支护的效率和安全性。随着对锚杆钻机研究的不断深入,钻机在功能和适应性上已经有了很大改善,但是在换杆机构和结构布局上还有较大改进空间。现阶段急需开发出一种自动化程度较高、结构设计合理、移动方便且控制策略合理高效的液压锚杆钻机,该钻机可以提高换杆速度,钻孔效率高,能够实现自适应钻进,大幅度提高煤矿锚杆支护的效率,保障煤矿工人生命安全,具有十分重要的现实研究意义。针对目前矿井液压锚杆钻机换杆布局不合理、换杆速度慢及控制策略简单等问题,本文就履带式自动换杆液压钻车的结构设计、关键参数、钻车力学特性和钻孔的自适应控制策略等展开了设计研究工作。通过对履带式自动换杆液压钻车钻进参数和自动换杆机构关键参数的计算和研究,提出了自动换杆钻车关键部件的设计理论及方法,仿真分析了该钻车设计的合理性。本文开展的研究内容如下:首先分析了煤矿巷道锚杆钻机等钻孔机械的研究现状,研究了履带式自动换杆液压钻车的工作原理,总结了锚杆钻机及其自动换杆机构的设计理论和方法,提出了本论文的研究内容和技术路线。研究了液压钻车的工作环境和总体设计原则,研究设计了履带式自动换杆液压钻车总体方案及其关键部件,包括履带行走机构、调位液压臂、顶部承载机构、自动换杆机构和液压锚杆钻机。基于液压锚杆钻机的总体需求和自动换杆机构的工作原理方案,计算液压锚杆钻机和钻杆库的关键参数。根据煤矿巷道中实际作业环境,液压钻车采用全液压驱动,行走机构采用履带行走机构,调整姿态使用调位液压臂,钻进系统采用液压缸-链条倍程进给机构和滑移式钻架。在此基础上设计了履带式自动换杆液压钻车的液压系统,并对液压元件进行了计算选型。基于有限元分析理论,采用ANSYS Workbench软件对液压钻车的锚杆钻机钻架和钻杆库的关键部件进行了静力学分析和模态分析。通过静力学分析得到了锚杆钻机钻架和钻杆库关键机构的应力分布云图和总形变位移云图,证明钻架的强度和刚度符合设计要求。通过模态分析得到钻架和钻杆库的前六阶固有频率和振型图,分析结果表明钻架和钻杆库的固有频率均大于工作频率,证明钻机工作过程中不会因共振导致生产事故。通过对钻车关键结构的有限元分析可知,钻架和钻杆库的设计均满足设计要求。在对钻车关键结构进行有限元分析的基础上,对履带式自动液压钻车进行了刚体动力学和运动学分析。在不影响分析结果的基础上,对液压钻车的三维模型进行简化,将液压钻车的模型导入到ADAMS中,对其进行模型的合理简化、约束与驱动以及时间函数的添加,得到虚拟样机,通过仿真得到液压钻车各个工作机构的运动曲线。通过对钻车结构的运动分析证明,钻车各个结构在运动过程中不会发生干涉现象,运动平稳,能够完成预期运动,钻车结构设计合理。采用AMESim软件对履带式自动换杆液压钻车的钻进控制回路进行了仿真分析,并对液压锚杆钻机动力头钻进位置的自适应模糊PID控制进行了相关研究。传统PID控制器结构简单、稳定鲁棒性能好,缺点是当工程系统运行的时候,PID控制器所有控制参数无法改变,不能应对时变性强和瞬变工况。因此本文使用传统PID控制算法作为对照组,另外设计了自适应模糊PID控制器,实现了整定参数的实时调整。依据钻机设计参数,对仿真系统的参数进行设定,对动力头推进回路进行了仿真研究,使用AMESim和MATLAB/Simulink构建了液压锚杆钻机动力头推进位置联合仿真模型,并利用Simulink和AMESim完成联合仿真和分析,结果表明,自适应模糊PID控制算法能更加精确地控制钻孔位置,相较于传统PID控制,模糊PID控制的跟踪误差仅不到传统PID控制跟踪误差的50%,且有更强的时变工况应变能力和动态性能。本文以履带式自动换杆液压钻车为研究对象,重点研究了液压锚杆钻机的自动换杆及其高效自适应控制,计算了锚杆钻机的关键参数,设计了钻车的关键工作机构,对整机、锚杆钻机钻架和钻杆库关键部件做了性能分析,并对锚杆钻机钻孔的自适应控制做了研究,为液压锚杆钻机的自动化换杆和自适应控制开发提供了理论参考和技术支撑。