数字低压差线性稳压器由于可以在低电源电压下工作而被广泛使用。在数字低压差线性稳压器中，其利用模数转换器和积分器进行稳压操作。但是当负载出现瞬态电压变化，其稳定时间将会很长。在 PI控制系统中，积分系数大的电路建立时间很短，会产生过冲，然后输出才会稳定。积分系数小的模型输出可以直接稳定，但是建立时间太长。提出了一种高速可调节电路模型，目的是利用电压传感器和时间数字转换器(TDC)，并在电路中加入 2种不同积分系数的积分器。首先利用电压传感器和时间数字转换技术(TDCT)实现模数转换以得到数字信号。随后判断数字信号与基准电压，在误差很大时，控制电路选择大积分系数，输出到 PI控制；误差小时，控制电路选择小的积分系数，这样可以使电路结合不同积分系数电路的优点，从而达到同时缩短电路建立时间和稳定时间的目的。
数字低压差线性稳压器 PI控制 建立时间 稳定时间 模拟集成电路 Digital Low Drop-Out regulators PI controller setup time stabilization time analog integrated circuit 太赫兹科学与电子信息学报
2023, 21(8): 1059
光学 精密工程
2023, 31(18): 2675
上海工程技术大学机械与汽车工程学院,上海 201000
有关多智能体系统的研究成果中大多是考虑同构多智能体系统的一致性控制问题, 而实际应用中需要多种智能体依据期望编队队形协同工作, 并且真实系统的动力学往往具有非线性性质。针对此问题, 在无向拓扑结构下, 利用非线性参数分解的方法,设计了基于PI控制器与自适应控制策略的一种异构非线性多智能体系统时变编队控制策略。由于真实系统会不可避免地受到外部扰动的影响, 而外部扰动的大小是存在一定范围的, 因此, 在所设计的控制策略基础上又考虑了存在外部有界扰动情况时多智能体系统的稳定性问题, 通过构造Lyapunov函数分析了所设计控制策略的稳定性问题, 并使用Matlab进行了仿真验证。结果表明, 设计的控制策略可以实现异构多智能体系统的时变编队控制,且具有一定的有效性。
异构多智能体 PI控制器 时变编队 参数分解 heterogeneous multi-agent PI controller time-varying formation parameter decomposition
激光金属沉积成形传统上多采用恒定的工艺参数进行堆积,易导致热累积现象。为减弱热累积对钛合金成形氧化的影响,提出一种实时改变层间激光功率的熔池温度闭环控制系统。针对TC4钛合金块体沉积,设计了PI控制器,以激光功率作为输入量来控制熔池实际温度。结果表明：PI控制器可使熔池实际温度达到期望值；块体成形件表面呈光亮的银白色,未出现氧化现象；与恒定激光功率下的成形件相比,温度闭环控制的沉积块体柱状晶尺寸小且宽度较为均匀,顶部的显微硬度未出现升高现象。该系统为熔池温度控制提供了新方法,并为实现开放环境下钛合金的连续沉积成形提供了技术支持。
金属沉积 PI控制器 TC4钛合金 闭环控制 metal deposition PI controller TC4 titanium alloy closed-loop control
红外与激光工程
2021, 50(S2): 20200393
1 山东大学 控制科学与工程学院, 济南 山东 250061
2 山东大学 威海校区 机电与信息工程学院, 威海 山东 264209
3 泰山医学院 信息工程学院, 泰安 山东 271016
在实验的基础上证实了压电执行器动态蠕变现象的存在。考虑到压电执行器的高频响特点和PID在高实时性要求场合的应用, 构建了复合控制器来抑制动态蠕变。该复合控制器由具有Prandtl Ishlinskii类型的迟滞直接逆作为前馈控制器, 由根据在线测试结果和实时性要求选择的增量式PI作为反馈控制器, 其中增量式PI的参数由模糊逻辑控制器在线调节。 通过实验验证了复合控制器抑制动态蠕变的有效性。结果表明, 当同幅值的0.1 Hz正弦信号在一个周期内被离散化为20台阶, 40台阶, 80台阶时, 相等电压台阶对应的蠕变过程和范围都是不同的。本文构建的复合控制器能够对不同台阶的动态和静态蠕变进行有效抑制, 补偿后蠕变的均方根误差(RMSE)分别降低为补偿前的28.6%, 31.0%和35.4%。
压电执行器 动态蠕变 迟滞补偿 模糊PI控制器 piezoelectric actuator dynamic creep hysteresis compensation fuzzy PI controller
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春 130033
2 中国科学院大学，北京 100039
基于现场可编程门阵列(FPGA)设计了具有Anti-windup策略的速度控制器用于永磁同步电机伺服控制系统，并给出了相应的集成设计方法。该方法通过单片FPGA实现永磁同步电机的全数字集成控制。采用FPGA的嵌入式Nios II核完成速度环控制策略，通过FPGA的并行硬件电路实现了高速电流环控制器。为了解决速度给定较大时产生的控制器积分饱和问题，设计了具有Anti-windup策略的PI速度控制器用于有效地减小转速超调量，缩短调节时间。实验结果表明: 与PI控制器相比，使用这种速度控制方法可使永磁同步电机最大转速跟踪精度提高10 r/min，且具有良好的动态性能和稳态精度。 提出的设计方法满足永磁同步电机伺服控制系统的设计需要。
永磁同步电机 现场可编程门阵列 Anti-windup策略 速度控制器 PI控制器 Permanent Magnet Synchronous Motor(PMSM) Field Programming Gate Array(FPGA) anti-windup strategy speed controller PI controller
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100039
为了提高光电编码器动态检测技术的稳速精度, 设计了基于永磁无刷直流电机的转台驱动系统。分析了动态检测转台工作时速度波动对编码器角度误差的影响; 结合空间矢量法建立无刷电机三相绕组的力矩合成模型, 使合成力矩在空间内任意位置幅值相同; 最后加入PI控制器, 并利用DSP+CPLD设计了驱动电路, 以保证电机匀速转动, 并可模拟编码器在实际应用中的各种转动方式。实验结果表明: 设计的编码器动态检测转台驱动系统在高、低速转动时都能保持恒定的转矩输出, 系统稳速精度高, 稳态误差小于±1 (°)/s。另外, 转台驱动系统转动稳定, 有效降低了速度波动对编码器误差检测的影响, 满足光电编码器动态检测的要求。
光电编码器 动态检测转台 无刷直流电机 PI控制 空间矢量合成 photoelectric encoder dynamic detection equipment brushless DC motor PI controller space-vector combination
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所中国科学院航空光学成像与测量重点实验室, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学,北京 100039
为了提高光电陀螺稳定平台的隔离度, 改善其在速度扰动情况下的稳定精度和跟踪精度,将分数阶PIλ控制器引入到光电陀螺稳定平台的速率环控制中。首先, 说明了采用常规PI控制提高系统精度的弊端, 介绍了分数阶微积分和分数阶PIλDμ控制, 提出采用分数阶PIλ控制器来提高控制系统的控制精度。然后, 针对采用电流环的等效一阶纯积分控制对象, 提出基于稳定裕度和剪切频率的设计方法, 该方法同样适用于整数阶PI控制器。最后, 以机载光电陀螺稳定平台为研究对象, 分别采用分数阶PIλ和整数阶PI控制器进行了阶跃响应、速度扰动隔离和稳定精度的实验研究。实验结果表明, 采用分数阶PIλ控制器的系统具有阶跃响应超调量小的优点, 在幅值为3.14(°)/s, 频率为0.5 Hz的速度扰动下, 速度扰动隔离度提高了约38%, 稳定精度提高了约40%。实验表明, 与整数阶PI控制器相比, 采用分数阶PIλ控制器可在保证稳定裕度的前提下提高系统的控制精度, 且与整数阶PI控制器一样具有易于工程实现的优点。
光电陀螺 稳定平台 分数阶PIλ控制器 PI控制器 稳定裕度 photoelectric gyro stabilized platform fractional PIλ controller PI controller stabilized margin
1 中国科学院光束控制重点实验室, 成都 610209
2 中国科学院光电技术研究所, 成都 610209
3 西南电子设备研究所, 成都 610036
在利用 CCD闭环的快速倾斜镜 (FSM)控制系统中, 延迟是控制性能最大的限制, 严重制约了闭环性能和控制带宽。本文在 PID控制器的基础上串联一个积分器, 利用 PI-PI控制器提高 CCD闭环的 FSM控制系统的性能。建立了一套详细的控制模型, 给出了控制器参数整定的公式。理论和实验表明, 采用 PI-PI控制器的误差抑制带宽要窄一点, 高频段抑制能力同积分控制器相当, 但是对低频的误差抑制能力要强的多。
时间延迟 PI-PI控制器 控制带宽 误差抑制 快速倾斜镜 CCD CCD time delay PI-PI controller closed loop bandwidth error attenuation fast steering mirror
