针对目前基于数字微镜（Digital Micromirror Device，DMD）的光谱模拟中，光谱模拟单元具有不同偏态性质且存在非线性调制等特点，提出了一种适用于多种色温调制的基于模糊PID控制的恒星光谱模拟方法。构造了DMD工作矩阵、光谱调制权重矩阵、光谱分布函数矩阵以及目标光谱矩阵，建立了基于DMD的光谱模拟数学模型；然后，研究了基于遗传算法优化BP神经网络的光谱分布函数拟合算法，在400~800 nm的峰值波长内实现了光谱分布函数拟合；提出了一种基于模糊PID控制的光谱模拟算法，选择模糊集合与隶属度函数，制定了模糊推理以及解模糊化规则。仿真分析了模糊PID控制器性能，结果表明与PID控制相比，模糊PID控制的超调量减小90.7%，调节时间缩短了69.4%。最后，实验验证了3 000~11 000 K色温光谱分布曲线的模拟精度，结果表明：光谱模拟误差优于±4.21%；相较于PID控制，模糊PID控制在3 000，6 500以及11 000 K色温的最大光谱模拟精度分别提高了2.31倍，1.71倍和2.02倍。所提出的方法可以进一步提升光谱模拟精度，为高精度星敏感器的地面标定提供理论与技术基础。
光谱模拟 模糊控制 遗传算法 数字微镜 BP神经网络算法 spectral simulation fuzzy control genetic algorithm digital micromirror BP neural network algorithm 光学 精密工程
2023, 31(11): 1619
1 青岛理工大学, 山东 青岛 266000
2 哈尔滨工程大学, 哈尔滨 150000
3 郑州航空工业管理学院, 郑州 450000
四旋翼无人机执行任务时会受到大气紊流对姿态的干扰, 为此提出一种运用变论域模糊理论优化传统PID控制器的方法。根据运动学方程建立了控制精度更为准确的四旋翼无人机非线性模型。由于大气紊流具有随机性强的特点, 基于Dryden模型得到了大气紊流的分量模型。考虑到传统PID控制器抗干扰能力不足, 因此, 结合可变论域模糊控制设计出了变论域模糊自适应PID控制器。在Simulink环境下对两种控制器先后加入了大气紊流和阶跃响应干扰进行仿真比较, 结果显示, 优化后的控制器鲁棒性和稳定性均优于PID传统控制器。
四旋翼无人机 大气紊流 变论域模糊控制 Dryden模型 PID控制器 quadrotor UAV atmospheric turbulence variable domain fuzzy control Dryden model Simulink Simulink PID controller
重庆邮电大学 光电信息感测与传输技术重庆市重点实验室, 重庆 400065
针对家用超声治疗仪存在谐振频率易漂移及精度低等问题, 该文提出了一种将模糊控制器、比例、积分、微分(PID)控制器和锁相环技术结合的复合跟踪策略。通过直接数字式频率合成(DDS)技术结合STM32L151产生超声信号, 利用T型网络进行阻抗匹配, 对超声治疗仪性能进行测试。实验结果表明, 该治疗仪声-电转换效率高, 输出的超声波具有精度高, 不易失谐等优点。
超声电源 直接数字式频率合成 阻抗匹配 锁相环 频率跟踪 模糊控制 ultrasonic power supply direct digital frequency synthesis impedance matching phase-locked loop frequency tracking fuzzy control
1 光电控制技术重点实验室, 河南 洛阳 471023
2 中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所,河南 洛阳 471000
3 空装驻洛阳地区第二军事代表室,河南 洛阳 471000
4 中国人民解放军95655部队, 四川 邛崃 611500
为了提高线性自抗扰控制(LADRC)应用下的光电稳定平台稳定精度及抗干扰能力, 提出一种变论域模糊自抗扰控制(VFADRC)方法。在系统模型未知的情况下, 在线性自抗扰的设计中引入不依赖模型信息的模糊控制器, 使用伸缩因子函数实现变论域设计, 并将VFADRC与线性自抗扰及模型辅助自抗扰(MLADRC)方法进行仿真对比。仿真结果表明: 所设计的变论域模糊自抗扰控制器具有调节时间短、超调量小的优点, 同时抗扰性能大幅提高, 能够有效提高光电稳定平台的干扰抑制能力。
光电稳定平台 变论域模糊控制 自抗扰控制 非线性误差反馈 photoelectric stabilized platform variable domain fuzzy control active disturbance rejection control nonlinear error feedback
1 中国科学院上海光学精密机械研究所量子光学重点实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学材料与光电研究中心,北京 100049
研究了一种基于模糊控制的嵌入式激光功率稳定系统,用声光调制器作为功率稳定的外部环路反馈器件,采用模数转换器和数模转换器以及数字信号处理芯片组成数控功率稳定电路。用模糊控制方案解决了传统比例-积分-微分(PID)的超调问题,反馈环路的稳定时间为1.8ms。有效抑制了激光功率在低频部分的相对强度噪声,在1Hz处从-88dBc/Hz改善至-110dBc/Hz。激光功率的相对起伏由0.29%降低至0.035%。相比于传统PID,模糊PID可以根据系统所处状态实时调整参数,从而达到自适应的效果。
激光器 功率稳定 模糊控制 自适应
针对舰载火箭炮交流伺服系统控制速度与精度的问题, 提出了一种RBF神经网络PID-模糊复合控制策略。该复合控制策略根据误差信息调节两种控制方法对被控对象的作用权值, 使两种控制方法无扰动地切换, 实现最终的控制量连续稳定输出。仿真实验结果表明, 该控制策略较好地综合了RBF神经网络PID控制和模糊控制的优势, 控制精度高, 系统响应快、震荡小, 能够更好地满足舰载火箭炮交流伺服系统的性能指标要求。
舰载火箭炮 交流伺服系统 RBF 神经网络 模糊控制 复合控制 shipborne rocket launcher AC servo system RBF neural network fuzzy control composite control
1 中北大学 电子测试技术国家重点实验室, 太原 030051
2 中北大学 仪器科学与动态测试教育部重点实验室, 太原 030051
为了解决热电偶时间常数测试中阶跃温度问题, 采用模糊控制算法反馈控制激光器的输出功率, 设计了一种新的参量自适应模糊比例-积分-微分控制算法的闭环控制系统, 并进行了理论分析和实验验证, 测得某K型热电偶的时间常数为421.1ms。结果表明, 该算法能有效缩短平衡时间和增强控温系统的抗干扰能力。该结果对热电偶的校准研究是有帮助的, 具有一定的工程参考及应用价值。
测量与计量 时间常数测试 模糊控制 热电偶 模糊比例-积分-微分 闭环控制 measurement and metrology time constant test fuzzy control thermocouple fuzzy proportion-integration-differentiation closed-loop control
天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室,天津 300072
针对大空间自动导引车(AGV)的高精度路径规划控制应用,提出一种基于工作空间测量定位系统(wMPS)和模糊控制算法相结合的应用模式。事先规划好AGV路径,采用wMPS对AGV实时位姿进行精确测量,通过模糊控制算法输出实时调整AGV的前进速度和旋转角速度。算法仿真与实验结果表明,AGV的定位精度优于2.5 mm,能够保证AGV的动态导航和定位精度。
测量 工作空间测量定位系统 自动导引车 模糊控制 高精度导航
倾转三旋翼无人飞行器作为一种特殊构型的飞行器, 结合了直升机和固定翼飞行器的优点, 同时具备了直升机和固定翼飞行器的操纵方式, 但在过渡模式中需要对发动机短舱进行控制, 造成操纵冗余问题, 两套操纵方式都不适合单独使用。针对倾转三旋翼无人机过渡模式发动机短舱倾转过程中的飞行器操纵冗余问题, 建立了合适的倾转三旋翼过渡模式动力模型, 提出了一种新的基于模糊控制的倾转控制方法, 通过与传统的倾转旋翼飞行器过渡模式操纵策略对比实验分析发现, 该方法能够较好地解决倾转三旋翼无人机过渡模式中纵向高度控制问题, 使倾转三旋翼无人机能够平稳高效地实现过渡模式飞行。
倾斜三旋翼无人机 过渡模式 模糊控制 操作策略 高度控制 tilting tri-rotor UVA transitional mode fuzzy control manipulation strategy height control
针对导弹直/气复合控制系统，提出了一种基于滑模控制的自适应神经网络控制方法。首先，为提高导弹稳定性，运用滑模控制对气动力部分进行设计，并运用自适应神经网络控制算法消除系统建模中的误差影响，提高导弹过载的稳定性。其次，对直接力部分采用变结构的方法进行设计，提高导弹的响应速度，同时运用模糊控制理论减少变结构控制引起的抖振问题，进一步提高导弹的稳定性。实验结果表明，该控制方法能够有效提高导弹的响应速度，增加导弹的稳定性及过载能力，验证了设计方法的有效性。
导弹 自适应控制 滑模控制 神经网络 直接力 模糊控制 missile adaptive control sliding mode control neural network reaction-jet fuzzy control
