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[期刊] 林业科学
[作者]
刘存根 周玉成 刘晓平 张连滨 刘传泽
【目的】提出一种CT扫描攀爬机器人水平伸缩关节夹持力模糊PID控制算法,以实现其夹持力的精确控制,增强对古建筑立木柱的安全保护。【方法】首先,使用巴特沃斯二阶低通滤波器对压力传感器输出值进行滤波,减弱噪声等干扰信号对测量值的影响;然后,以力误差和力误差变化率为系统输入,选择三角函数为隶属度函数进行模糊化处理,根据PID整理规则分别建立PID参数的模糊推理规则,利用系数加权平均法对系统输出进行反模糊化处理;最后,对比分析模糊PID控制算法和耦合PD控制算法的力控制效果。【结果】接触过程中,压力传感器信号经滤波处理后,波动明显减小。夹紧过程中,相比耦合PD控制算法,模糊PID控制算法的夹持力控制精度最大可提高51.8%,相对关节力误差最高可提高99.8%,力调节时间也不同程度优化,且模糊PID控制算法还可消除夹持力调节过程中的超调现象。【结论】巴特沃斯二阶低通滤波可有效滤除压力传感器输出值中噪声等信号的干扰,提高接触检测的可靠性;相比耦合PD控制算法,模糊PID控制算法具有更好的夹持力控制效果,不仅可以提高CT扫描攀爬机器人工作的可靠性,而且能够进一步保证古建筑木立柱的安全。
关键词：
攀爬机器人 木立柱 模糊PID 力控制
[期刊] 林业科学
[作者]
刘存根 周玉成 刘晓平 葛浙东 罗瑞
【目的】研制一种CT扫描攀爬机器人,以实现对古建筑木立柱的CT扫描。【方法】首先,提出CT扫描攀爬机器人的环抱式+旋转机构结构,介绍机器人沿木立柱攀爬的过程,完成机器人控制系统结构设计;然后,采用耦合PD控制算法进行机器人水平伸缩关节力控制研究,采用耦合分段PID同步控制算法进行机器人垂直伸缩关节同步控制研究,实现旋转关节的速度控制;最后,依托所研制的CT扫描攀爬机器人,进行功能测试和控制效果分析。【结果】CT扫描攀爬机器人沿木立柱上下攀爬过程中,水平伸缩关节由初始位置到接触状态的接触检测力为50 N;夹持力设定值为5 000 N时,实际夹持力控制精度可达96.2%,机器人负载能力大于60 kg。垂直伸缩关节位移同步平均误差小于0.5 mm。角速度设定值为3(°)·s~(-1)时,旋转关节角速度最大稳态误差为0.116(°)·s~(-1),平均误差为0.003(°)·s~(-1),均满足CT扫描成像要求。【结论】所研制的CT扫描攀爬机器人可沿古建筑木立柱向上或向下攀爬,并通过旋转体携带CT扫描仪对木立柱进行360°CT扫描,进而完成断层图像重建,可准确评价木立柱的内部特征及健康、安全状况。
关键词：
攀爬机器人 CT扫描 古建筑 木立柱
[期刊] 南京农业大学学报
[作者]
陈浩 卢伟 赵贤林 王玲 章永年 何小杭
［目的］针对目前四轮农用拖拉机换挡器的特殊结构，设计了新颖的拖拉机驾驶机器人换挡机械手，将拖拉机换挡操纵杆的三维球面运动转化为直角坐标中的二维直线运动，机械手可以沿Ｘ、Ｙ ２个方向的运动来实现选、换挡。［方法］拖拉机换挡操纵杆在Ｘ方向的换挡阻力很小，且选挡位置固定，因此在Ｘ方向采用传统的位置控制；由于拖拉机换挡操纵杆在Ｙ方向换挡时，位置重复性差，换挡过程中的力存在时变、非线性等特征，难以通过位置控制进行纵向换挡，因此，构建基于力反馈的拖拉机驾驶机器人换挡机械手模糊ＰＩＤ自适应控制系统，并通过力信号的小波入位检测判断换挡手柄是否成功入位。［结果］仿真结果及在国产ＪＩＮＭＡ（金马）３００Ｅ型拖拉机．．．
[期刊] 中南林业科技大学学报
[作者]
阳若宁 谭冠政
以ACS(Ant colony system)进化算法和模糊逻辑控制为基础,提出了一种新的可适应各种不同控制对象的通用型最优模糊PID控制器的设计方法.这种方法的核心是以ITAE性能准则为目标函数,采用ACS算法去调整和优化模糊PID控制器的量化因子和比例因子,以获得最优的控制规则,进而获得最优的模糊PID控制器.所设计的这种控制器称为Fuzzy-ACS PID控制器.对四种典型的控制对象所进行的计算机仿真实验表明,Fuzzy-ACS PID控制器具有良好的控制性能和鲁棒性能.与采用微分进化算法、实值编码遗传算以及模拟退火算法设计的其它三种最优PID控制器相比,Fuzzy-ACS PID控制器...
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
许丽 范崇山 王鸿鹏 刘景泰
为了更好地开展研究探索性实验，培养机器人相关专业学生解决复杂问题的工程实践能力，设计开发了一种移动柔性扫描机器人实验平台。文章阐述了该实验平台的硬件结构和软件设计，并进行了运动学建模分析。依托该实验平台，学生可以开展运动控制、路径规划、三维重建等实验任务，进行控制算法和数据融合算法的验证与创新。该实验平台灵活性、适应性强，可激发学生的学习兴趣，具有一定的推广价值。
关键词：
实验平台 机器人 三维扫描 运动学建模
[期刊] 中南林业科技大学学报
[作者]
贺超英 蒋峰
研究了异步电机交流调压软起动电路恒流起动的控制算法,提出了以电流截止角为内环和以电流为外环的双环控制结构,设计了一种三维模糊PID电流控制器,仿真实验结果表明该控制方法能保证电机具有很好的起动特性,优于传统的PID单环控制.
[期刊] 华中农业大学学报
[作者]
李腾辉 周德强 何冯光 邓干然 崔振德 王翔 陈自宏
针对甘蔗收获机切割器无法自动控制入土深度，从而影响收获质量的问题，设计一套甘蔗收获机切割器入土深度自动控制系统。该系统主要包含角度式仿形机构、入土深度检测系统以及液压系统和控制系统。利用基于遗传算法优化的模糊PID控制算法进行入土深度的实时调节，通过Simulink阶跃响应以及带随机干扰的阶跃响应仿真，结果显示：基于遗传算法优化的模糊PID控制算法超调量为4.9%、调节时间为1.535 s，与PID控制算法以及模糊PID控制算法相比均有所改善。室内试验结果表明，基于遗传算法优化的模糊PID控制算法误差在（-0.5,0.5），误差最小，有效实现了切割器入土深度自动控制。
[期刊] 中国农业大学学报
[作者]
周天娟 张铁中 杨丽
为解决强光照射导致的草莓图像分割后的内部孔洞问题,采用扫描线填充算法对孔洞进行填充。首先提取图像中整个草莓果实区域的轮廓线,在分析水平扫描线和区域轮廓线相交的各种可能性后,快速求取扫描线和轮廓线的交点,然后进行交点配对和区域填充,通过对整个草莓果实区域的填充实现孔洞填充。对150幅有孔洞的草莓图像进行填充试验,结果表明,采用该算法可以填充目标图像中的所有孔洞,填充准确率为100%,填充效果与孔洞位置、大小、数量等因素无关。与其他填充算法相比,该算法流程简单,复杂度低,填充结果准确可靠,可推广进行其他图像孔洞的填充。
[期刊] 物流技术
[作者]
胡克满 胡海燕 孙慧平 张友桥
基于PID(Proportional-Intgral-Differential)控制算法,并对其比例环节、积分环节和微分环节控制参数进行分析,通过对小型仓储物流智能机器人运动控制系统研究分析,提出一种改进型PID控制算法,它既保持了原来PID控制算法的优点,又简化了对比例环节、积分环节和微分环节控制参数进行繁杂的调整过程,同时利用MATLAB对改进型的算法进行仿真与验证,实验结果表明效果较理想。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
葛笑寒 杜琛鑫
针对工业现场复杂的时变系统存在的经典PID控制调节复杂、效应滞后、超调量大、稳定性差等问题，将模糊控制与内模PID控制相结合，并对滤波参数进行优化调整以适应复杂工业系统。首先，在完成模型辨识后，将内模控制等效为PID反馈控制，采用麦克劳林展开，并加入一阶时滞模型，形成等效反馈控制器的传递函数；其次，利用模糊控制策略，设计模糊内模PID控制器，利用偏差和偏差变化率实时调整内模PID的滤波参数λ；最后，分别利用MATLAB软件和功率控制装置进行仿真和测试。实验结果表明，模糊内模PID控制具有更快的响应速度和更小的超调。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
汪洋 王琪
以固体继电器控制的中频感应加热炉作为研究对象,根据中频炉控制电压-温度传递函数设计了基于模糊免疫的PID控制器。仿真时,加入了常规PID和神经网络PID作为对比。研究结果表明,该系统具有温度控制响应速度快、精确度高、鲁棒性强等特点。
[期刊] 湖南农业大学学报(自然科学版)
[作者]
张富贵 吕小莲 杨华兵 杜李海 刘铮 唐鹏 吕小荣
在自行开发的山地拖拉机调平机构上加装了自动调平控制系统。系统以可编程逻辑控制器(PLC)为主控核心，以倾角传感器为车身平台倾角检测机构，以模糊PID为调平控制算法，通过监测倾角传感器检测的角度值来实时调整伺服电机的转动与伺服电缸的伸缩，以实现车体平台的自动调平。静态试验结果表明，拖拉机车体平台在倾斜15°的情况下，车体平台横向和纵向单独完成调平分别用时1.851 s和1.882 s，同时调平在3.319 s内完成。动态试验结果表明，拖拉机在行驶速度1.73 km/h、最大坡度15°时，完成车体平台横向和纵向调平分别用时6.253 s和6.853 s；调平时最大超调角分别为9.053 3°和8.687 2°，调平后车体平台角度偏差最终可控在0.5°。
[期刊] 福建农林大学学报(自然科学版)
[作者]
林荣川 林清矫 林河通
针对模糊控制的不足和PID控制的缺点,提出铁观音茶烘焙机模糊-PID分段控制策略,综合了模糊控制和PID控制的优点,对传统模糊控制方法与PID参数整定进行了改进,使得系统在小超调的情况下获得最短的温度调节时间.仿真与试验结果表明该控制器设计方法简单实用,具有良好的控制效果.
[期刊] 湖南农业大学学报(自然科学版)
[作者]
张富贵 吕小莲 杨华兵 杜李海 刘铮 唐鹏 吕小荣
在自行开发的山地拖拉机调平机构上加装了自动调平控制系统。系统以可编程逻辑控制器(PLC)为主控核心，以倾角传感器为车身平台倾角检测机构，以模糊PID为调平控制算法，通过监测倾角传感器检测的角度值来实时调整伺服电机的转动与伺服电缸的伸缩，以实现车体平台的自动调平。静态试验结果表明，拖拉机车体平台在倾斜15°的情况下，车体平台横向和纵向单独完成调平分别用时1.851 s和1.882 s，同时调平在3.319 s内完成。动态试验结果表明，拖拉机在行驶速度1.73 km/h、最大坡度15°时，完成车体平台横向和纵向调平分别用时6.253 s和6.853 s；调平时最大超调角分别为9.053 3°和8.687 2°，调平后车体平台角度偏差最终可控在0.5°。
[期刊] 西北农林科技大学学报(自然科学版)
[作者]
王庆华 周晶 侯俊才
【目的】设计用于三通道灌溉施肥机的变论域模糊比例积分微分(PID)水肥配比控制器,为水肥一体机灌溉过程中水肥配比的精准控制提供支持。【方法】结合自动化技术和智能控制算法,设计变论域模糊PID水肥配比控制策略,通过流量传感器实时监测水肥一体机灌溉过程中的水肥配比,采用变论域模糊PID控制策略调控阀门开度改变吸肥泵的回水量,实现对灌溉溶液中水肥配比的控制,并以蔬菜上海青为对象,通过田间试验对该算法的控制效果进行试验验证。【结果】与传统PID控制系统相比,变论域模糊PID控制系统的水肥配比波动和超调量均较小,到达稳态的时间缩短了5～25 s;变论域模糊PID控制的水肥配比误差不超过5%。田间试验结果表明,与使用传统人工灌溉施肥相比,采用变论域模糊PID控制策略的水肥一体化系统灌溉上海青可以节水14.92%,节省尿素14.68%,节省过磷酸钙12.76%,且上海青的平均全长、株高、开展度、叶片数分别提高了15.86%,17.67%,18.92%和21.73%,产量提高了41.73%。【结论】实现了水肥一体机水肥配比的变论域模糊PID控制,设计的水肥一体机的性能可以满足实际生产需求。
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