一种高精度温度控制的复合方法及其应用

介绍了一种用于高精度温度控制的复合方法及其在恒温槽上的成功应用.该方法集Fuzzy逻辑和专家式智能PID(比例、积分、微分)控制于一体,充分运用了专家的人工调节经验和PID控制的定量调节特性,较好地满足了高精度控温中的高精度与快速性要求.采用了简单新颖的PID参数在线修正和温度变化预报方法,易于实现.用于恒温槽时控制精度优于0.01℃.实践证明该方法在高精度控温中具有良好的控制效果.      

自增压式丁烷微推进系统建模与工作特性仿真研究

利用AMESim+AMESet建立了丁烷微推进系统一维仿真模型，该模型包含：考虑丁烷相变的自增压贮箱、稳压气容、PID控制的电加热推力器等组件.研究自增压贮箱、电磁阀、气容和推力器的静态工作特性，分析气容体积和推力器加热功率以及推力器扩张比对系统工作特性的影响，对丁烷推进系统的动态响应特性进行探讨.结果显示，自增压贮箱内流体在温控系统的控制下能够实现稳定的压力，在变目标推力时系统的响应较快，增加气容体积有利于提高系统工作稳定性.当前推进系统在稳定工作时的推力器最大质量流量为0.079 g/s，最大推力为102 mN.贮箱自增压过程中PID温控对贮箱内工质压力具有重要影响.无温控时，推进剂的持续流入和蒸发造成贮箱液体丁烷排空时的气容压力下降了19.5%；施加PID温度控制后，气容内工质压力稳定在0.302 MPa，工质温度会快速稳定在293.15 K附近.较大的气容体积能够让推力输出更稳定.通过电加热推力器腔体内的丁烷气体可以有效提高推力.推力器加热功率从0 W增加到30 W时，推力从92 mN增加到114 mN，比冲效率从76.2%增加到94.3%.     

一种恒温箱快速自适应控制方法CSCD

随着测量技术的不断发展,恒温箱的应用越来越广泛,传统的温度控制方法多采用全模拟电路进行控制,在控制精度及实时控制方面不能满足需求,且无法进行功能设定,本文设计了一种恒温箱快速自适应控制方法,基于该方法设计的便携式控温箱,根据恒温箱内外温度差采用不同的控制策略,采用加热与制冷双态工作模式,实现对控温箱内部温度的高精度控制,满足更高的应用需求。     

一种恒温箱快速自适应控制方法

随着测量技术的不断发展,恒温箱的应用越来越广泛,传统的温度控制方法多采用全模拟电路进行控制,在控制精度及实时控制方面不能满足需求,且无法进行功能设定,本文设计了一种恒温箱快速自适应控制方法,基于该方法设计的便携式控温箱,根据恒温箱内外温度差采用不同的控制策略,采用加热与制冷双态工作模式,实现对控温箱内部温度的高精度控制,满足更高的应用需求。     

一种恒温箱快速自适应控制方法

随着测量技术的不断发展,恒温箱的应用越来越广泛,传统的温度控制方法多采用全模拟电路进行控制,在控制精度及实时控制方面不能满足需求,且无法进行功能设定,本文设计了一种恒温箱快速自适应控制方法,基于该方法设计的便携式控温箱,根据恒温箱内外温度差采用不同的控制策略,采用加热与制冷双态工作模式,实现对控温箱内部温度的高精度控制,满足更高的应用需求。     

电加热器系统及应用

<正> 一、前言电加热器系统是一种将电能转换成热能的系统装置。常见的,如取暖用的电炉和熨衣服的电熨斗;精密的,有卫星恒温控制电加热器和陀螺电加热系统。大的,如烘房;小的,可做成直径只有0.5毫米的套管式电加热器或者几张纸那么薄的薄膜电加热器。其工作范围,可从20℃的仪器保温,到900℃的汞离子发动机的预热。通常,电加热器系统由电加热器、温度敏感元件和恒温控制器三部分组成。恒温控制器有两位控制和比例控制器两种。前者采用开断控制,即当仪器温度低于设定温度时,电加热器以额定功率加热,而达到设计温度时,电加热器完全断开。比例控制器则是采取比例控制,电加热器连续加热,但其加热功率随仪器温度而变,因而这类控制器温度调节质量较高,实际温度没有上下波动的现象。     

温场可编程控制的小型空间晶体炉设计与测试

详细介绍了一台温场可编程控制的小型空间晶体炉。其工作原理是,在计算机控制下,炉膛温场发生有序地变化,完成晶体生长过程。由于没有机械运动部件,从而彻底消除了机械振动对微重力环境的干扰。此炉是为返回式卫星搭载试验而设计,配备以Ｉｎｔｅｌ８０ｃ３１为核心的计算机温度控制及数据采集系统。该系统采用数字ＰＩＤ方式独立调节加热器中７个结构相同的加热单元的温度,可以编程实现多种温场变化模式。     

大温升速率加热器的全补偿复合控制

开发了接触式电加热器,用于对高温材料同时加热和加压的性能实验,重点研究大温升速率加热工况下的温度控制问题.分析了该工况下加热器数学模型的特殊性,据此开发了基于给定值的近似全补偿顺馈-反馈复合控制方法（简称全补偿复合控制）.通过相应的实验验证了数学模型的正确性,进而对这种全补偿复合控制与经典PID方法进行了温控性能对比实验,结果表明全补偿复合控制具有更好的温度曲线跟踪性能和加热平稳性,并且能有效地抑制加热电源的死区效应.由于所推导的数学模型适用于一般加热器,因而这种全补偿复合控制方法对一般加热器的大温升速率工况具有通用性.     

一种一阶延迟惯性环节温控系统优化设计方法

为提高惯性仪表的温控精度,针对纯延迟环节对温控系统稳定性的影响,提出一种一阶延迟惯性环节温控系统的优化设计方法.该方法充分利用平衡电桥消除温度跟踪误差,设计脉冲宽度调制(PWM)控制方法提高加热效率,同时基于Ziegler-Nichols整定法进行PID控制器优化设计以提高温控系统的相角裕度,使得温控系统对仪表间参数差异的适应能力大大增强.试验表明,在实验室条件下和具有强制对流环境的温度循环试验条件下仪表温控精度为0.006℃(1σ).该方法简单有效,阻容参数易于选取,能够满足温度控制的高精度要求.     

高精度交流伺服系统的模糊PID双模控制

交流位置伺服系统因其存在参数时变、负载扰动以及电机的非线性等缺点 ,很难为其建立准确的模型.模糊(fuzzy)控制具有无需建立被控对象的数学模型、鲁棒 性好等优点,但稳态精度差.将模糊控制和PID控制相结合,设计了Fuzzy-PID双模控制器. 在论域内用不同的控制方式分段实现控制,这样就综合了模糊控制和PID控制的优点,克服 了各自的缺点.该控制器结构简单、易于实现.在半闭环交流位置伺服系统上所做的实验表 明,采用Fuzzy-PID双模控制器与采用经典PID控制器相比,阶跃响应的调整时间减少了33.7% ,并且无超调,轨迹跟踪误差减小了47.2%.      

直线电机气浮精密定位平台设计与控制

为了掌握光刻机工件台的设计和控制技术,建立了双边直线电机驱动的H型气浮精密定位平台,对该精密定位系统的气浮导轨设计方法、双边直线电机同步运动控制等关键技术进行了研究.利用有限元计算方法分析设计了气浮导轨,采用预加载技术提高气浮导轨的承载能力和刚度.实验结果表明:气浮导轨具有较高的承载能力和刚度, X和Y 导轨的竖直方向静刚度为276.9N/μm和333.3N/μm.H型工作台的双边直线电机需要高精度的同步运动控制,传统的串、并联同步控制不能满足精度要求,设计了基于同步速度偏差的改进型并联结构同步控制器,采用模糊控制实现PID参数的自适应整定.实验表明:采用改进的控制器将速度同步精度提高了3倍多,适合于具有强机械耦合的多电机同步运动控制.H直线电机气浮定位平台具有承载能力强(40kg)、精度高(<2μm)的优点,可用于精密工程领域.      

自适应模糊PID技术在发射场供气系统的应用

针对发射场加注供气系统压力控制非线性、大时滞、变参数问题,设计了一种基于自适应模糊PID技术的闭环压力控制系统。该系统通过对控制器的比例系数Kp、积分系数Ki和微分系数Kd的在线调整,实现了压力的高精度控制。依据试验现场数据采取曲线拟合方法建立系统二阶滞后惯性模型并进行了仿真。通过仿真验证了模型的有效性,效果优于常规PID控制,有效地改善了系统的动态性能和稳态精度,在以PLC控制为核心的发射场自动化控制系统中可推广使用。     

直升机旋翼防/除冰电加热控制律仿真

电热防除/冰系统的控制涉及到电加热与外流场的传热耦合,计算较为复杂,可利用的数据资料较为稀少。为探索电热防/除冰系统工作时与外流场的耦合传热规律,建立了二维电热除冰的数学模型,该模型在Messinger模型和改进的焓法模型基础上耦合了外表面与环境的复杂换热以及融冰和重新结冰过程的相变换热;采用控制容积法对控制微分方程进行离散后,使用TDMA（Tri-Diagonal Matrix Algorithm）和ADI（Alternating Direction Implicit）方法对离散得到的线性方程组进行求解,进而得到了除冰表面温度分布,同时揭示了电热防/除冰系统的耦合传热规律;分析了不同结冰条件下,加热时间控制律和加热热流密度对除冰表面温度的影响。计算发现合理设计加热热流密度大小及分布和加热时间控制律,可实现电热除冰系统能源的高效利用,进而确保飞行安全。     

推理合成法在炉温模糊控制系统中的应用

根据电阻炉温控制的特点,即只有升温单向控制、滞后较大且具有参数时变性,利用模糊推理合成法建立模糊模型并进行模糊控制器设计,为提高模糊控制的精度,引入模糊变量K,构成参数自调整模糊控制系统.该系统可根据误差和误差变化在线自动调整控制器参数,使系统的稳态精度得到改善.     

四旋翼无人机动态面控制

针对四旋翼无人机（UAV）飞行器系统欠驱动特点,引入动态面控制方法,对四旋翼UAV的位置和姿态进行控制。考虑到飞行器速度和角速度难以测量,设计高增益观测器得到UAV的速度和角速度的估计值。相对于反演法,动态面控制的设计更简洁,并且通过引入滤波器来求取控制信号中的系统状态的导数项。另外,常用的时标分离方法不能给出全局稳定性分析,本文引入动态面设计控制律保证系统所有信号半全局一致有界,同时给出系统全局稳定性证明。仿真结果表明,四旋翼UAV能快速精确完成目标跟踪。      

控制力矩陀螺框架高精度周期随动控制

为实现控制力矩陀螺框架伺服系统的高精度周期随动控制,采用比例积分微分(PID,Proportion Integration Differentiation)控制器结合重复控制器的控制方式,PID控制器实现框架伺服系统静态和匀速运动的高精度控制,插入式重复控制器实现对周期性输入信号的精确跟踪.对控制力矩陀螺框架系统进行了建模,设计了PID控制器与插入式重复控制器,并分析了重复控制器的稳定性条件、稳态跟踪性能和对扰动的抑制能力.仿真结果和实验结果表明:采用插入式重复控制器使控制力矩陀螺跟踪1Hz给定速度信号时的稳态跟踪误差大幅减少.PID控制器结合插入式重复控制器结构简单,两者可分开独立设计,参数设计容易.     

一种新的模糊控制方法及其仿真

提出了在难以精确描述控制对象数学模型的情况下,通过建立控制对象的模糊模型来确定系统的模糊控制规则,并对模糊系统进行仿真分析的思想。利用连续系统定性分析的思想,提出一种对模糊系统进行定性分析的可行方法,在相平面内较为准确地刻画模糊系统的动态行为。在模糊控制器的设计中,引入动态调节因子来提高模糊控制的精度,并采用了一种便于实际运算操作的解模糊运算方法。在一种简单的控制对象情况下进行了具体的仿真计算,得     

飞行器航迹倾角的自适应动态面控制

针对飞行器纵向模型具有参数不确定性和外界干扰的特点,提出一种飞行器航迹倾角的自适应动态面控制方法.动态面控制方法通过引入一阶低通滤波器避免了传统反演设计存在的"微分爆炸"现象,采用自适应律对模型未知参数进行在线估计,并利用非线性阻尼项克服外界干扰.通过Lyapunov方法证明得出闭环系统半全局一致稳定,跟踪误差可通过调节控制器参数达到任意小.仿真结果表明:该方法能在简化控制设计过程的同时保证航迹倾角跟踪上预定轨迹,控制系统具有较强的自适应能力且对外界干扰具有一定的鲁棒性.