高速列车电液制动系统模糊PID控制算法研究

基于模糊PID控制的汽车ABS制动系统性能研究黄珊珊【摘要】车辆安装ABS装置可以有效提高运行的安全性和稳定性.在分析模糊PID 控制原理的基础上,对模糊PID控制器进行了设计,给出了模糊PID控制器的仿真模型,对无ABS系统的高附着系数路面和有ABS系统的路面展开了仿真研究,研究结果得到:利用模糊PID控制可以使滑移率处于最佳滑移率范围,从而使地面制动力处于峰值附着力区域,有效缩短了制动距离;未装ABS系统的车辆进行高速制动时易发生车轮抱死问题,并且抱死时间随路面附着系数的减小而下降,装有ABS系统的车辆,其制动性能得到显著提升,制动距离与时间都获得大幅降低,同时也延迟了车轮的抱死时间.ABS系统在低附着路面上的作用要强于高附着地面,确保了车辆在低附着路面的制动安全.【期刊名称】《新技术新工艺》【年(卷),期】2018(000)006【总页数】3页(P47-49)【关键词】ABS;模糊PID;控制器;滑移率;制动系统;制动距离【作者】黄珊珊【作者单位】陕西交通职业技术学院汽车工程系,陕西西安 710018【正文语种】中文【中图分类】TD53当车辆在行驶过程中因为紧急制动而出现前轮抱死的情况时，车辆可能保持原先的直线行驶状态，而驾驶人因为无法掌控方向导致直接撞上前面的障碍物；当车辆后轮出现抱死问题时，则显著降低车辆稳定性，使其在很低侧向力之下便会出现掉头或甩尾情况[1-3]；车轮在抱死状态下还会使轮胎发生局部强烈摩擦，增加了其损耗速率[4-5]。

电子控制防抱死系统以车辆固有制动装置系统作为基础，通过额外加装一套电子控制设备，为车辆构建一套主动安全系统。

此套安全系统的作用在于对车辆进行制动时，可以对车轮制动力进行自主调节，避免车轮发生抱死，以此得到最佳制动性能(增强转向控制力，减少制动距离)，从而有效降低交通事故发生概率，显著提升车辆驾驶过程的稳定性[6-7]。

防抱死制动系统(ABS)是一种车辆主动安全装置，因此ABS滑变结构控制是研究提高车辆安全性能的重要部分[8]。

智能控制系统中的模糊PID控制算法研究随着现代科技的不断发展，计算机技术和控制系统技术的不断进步，智能控制系统已成为如今工业自动化的不可或缺的一部分。

而在智能控制系统中，PID控制器是重要的控制元件之一。

为了进一步提高PID控制器的性能，模糊PID控制算法应运而生。

一、PID控制器PID控制器是一种常见的控制器，它根据当前的误差、误差的积分值和误差的变化率来决定控制器输出，使被控制对象的输出值尽可能地接近设定值。

PID控制器有着简单的结构和广泛的应用领域，但在一些特殊的场合，PID控制器的效果并不理想。

二、模糊控制理论模糊控制理论是一种基于模糊数学的控制方法，它可以处理那些难以用准确的数学公式来描述的问题。

模糊控制理论的核心是模糊推理和模糊规则库。

通过对一定数量的输入和输出进行建模，通过设计一系列的模糊规则，将模糊推理引入到系统中，从而实现对系统的控制。

三、模糊PID控制算法在现实控制中，PID控制器的输入输出信号常常受到外界干扰或者系统参数变化的影响，这会造成模型参数的变化和系统的非线性。

而模糊PID控制算法可以通过将模糊控制方法和PID控制器相结合，进一步提高智能控制系统的性能。

模糊PID控制算法根据系统的输入输出关系，将系统的动态特性和静态特性通过模糊变换都转化为同一的模糊语言范畴，从而在整个控制系统中完成模糊控制。

四、模糊PID控制算法在实际应用中的优势1、强的鲁棒性模糊控制理论是一种非常鲁棒的控制方法，可以克服各种环境干扰、系统参数变化和控制器失效等因素的影响。

2、输出平滑模糊控制方法可以将输出信号平滑地转化为符合工程应用的稳定信号，从而避免了PID控制器的时间响应过于激烈的问题。

3、灵活可调在模糊控制方法中，各种控制规则都可以通过数学形式来表示，并且可以随时根据需要进行修改，从而可以灵活地调整控制器的性能。

五、结论在现代工业生产中，智能控制系统的需求越来越广泛，同时模糊控制技术也越来越成熟。

《电液位置伺服控制系统的模糊滑模控制方法研究》篇一一、引言电液位置伺服控制系统在工业自动化、航空航天、船舶导航等多个领域发挥着重要作用。

其核心任务是确保系统能够准确、快速地响应指令，并实现高精度的位置控制。

然而，由于系统内部及外部环境的复杂性，传统的控制方法往往难以满足现代高精度、高稳定性的需求。

为此，本文将探讨电液位置伺服控制系统的模糊滑模控制方法，以提升系统的性能。

二、电液位置伺服控制系统概述电液位置伺服控制系统主要由伺服电机、液压泵、执行机构及反馈装置等组成。

系统通过控制器接收指令，驱动伺服电机，进而控制液压泵的输出，使执行机构实现精确的位置控制。

然而，在实际运行过程中，系统会受到多种因素的影响，如负载变化、环境温度变化等，这些因素都会对系统的性能产生影响。

三、传统控制方法的局限性传统的电液位置伺服控制系统主要采用PID控制、自适应控制等方法。

这些方法在一定的条件下能够取得较好的控制效果，但在面对复杂的系统环境和多变的外部条件时，其控制效果往往不尽如人意。

主要表现为系统响应速度慢、稳定性差、精度低等问题。

因此，有必要对控制方法进行改进和优化。

四、模糊滑模控制方法研究针对传统控制方法的局限性，本文提出了一种基于模糊滑模控制的电液位置伺服控制系统。

该方法将模糊控制和滑模控制相结合，利用模糊控制对系统的不确定性进行估计和补偿，同时利用滑模控制的快速响应和强鲁棒性，提高系统的整体性能。

（一）模糊控制模糊控制是一种基于模糊集合理论的控制方法，能够处理系统中的不确定性和非线性问题。

在电液位置伺服控制系统中，模糊控制通过对系统状态进行模糊化处理，建立模糊规则库，实现对系统不确定性的估计和补偿。

（二）滑模控制滑模控制是一种变结构控制方法，其核心思想是根据系统当前的状态，实时调整控制器结构，使系统在滑动模态下运行。

在电液位置伺服控制系统中，滑模控制能够实现对系统状态的快速响应和强鲁棒性。

（三）模糊滑模控制的实现在电液位置伺服控制系统中，将模糊控制和滑模控制相结合，形成模糊滑模控制器。

《电液伺服系统模糊PID控制仿真与试验研究》篇一一、引言随着现代工业自动化技术的飞速发展，电液伺服系统作为重要组成部分，在众多领域中发挥着重要作用。

然而，由于电液伺服系统存在非线性、时变性和不确定性等特点，其控制问题一直是研究的热点和难点。

传统的PID控制方法在面对复杂多变的环境时，往往难以达到理想的控制效果。

因此，本文提出了一种基于模糊PID控制的电液伺服系统控制策略，并进行了仿真与试验研究。

二、电液伺服系统概述电液伺服系统主要由液压泵、液压马达、传感器和控制器等部分组成。

它利用电信号驱动液压系统工作，实现对负载的精确控制。

由于其具有高精度、快速响应等特点，在机械制造、航空航天、船舶等领域得到了广泛应用。

然而，由于电液伺服系统的复杂性，其控制问题一直是研究的重点。

三、模糊PID控制策略针对电液伺服系统的特点，本文提出了一种模糊PID控制策略。

该策略结合了传统PID控制和模糊控制的优点，通过引入模糊逻辑对PID参数进行在线调整，以适应系统参数的变化和环境干扰。

模糊PID控制策略能够在保证系统稳定性的同时，提高系统的响应速度和抗干扰能力。

四、仿真研究为了验证模糊PID控制策略的有效性，本文进行了仿真研究。

首先，建立了电液伺服系统的数学模型和仿真模型。

然后，分别采用传统PID控制和模糊PID控制对模型进行仿真实验。

通过对比两种控制策略的响应速度、稳态精度和抗干扰能力等指标，发现模糊PID控制在电液伺服系统中具有更好的性能。

五、试验研究为了进一步验证模糊PID控制策略的实用性，本文进行了试验研究。

在试验过程中，首先搭建了电液伺服系统的试验平台，然后分别采用传统PID控制和模糊PID控制对实际系统进行控制。

通过对比两种控制策略的试验结果，发现模糊PID控制在电液伺服系统中具有更高的稳态精度和更快的响应速度。

此外，在面对环境干扰时，模糊PID控制也表现出更强的抗干扰能力。

六、结论本文通过对电液伺服系统的模糊PID控制进行仿真与试验研究，验证了该策略的有效性。

模糊PID控制的研究与设计摘要：常规PID控制具有原理简单，使用方便等优点。

所以时至今日，在各种控制系统中仍有大量的控制回路具有PID结构。

然而面对存在非线性，时变的复杂控制对象，常规PID 控制器一组整定好的参数往往不能满足控制要求。

而模糊控制是以先验知识和专家经验为控制规则的一种智能控制技术，可以模拟人的推理和决策过程，尤其适用于模型未知的，复杂的非线性系统的控制。

将模糊控制与常规PID控制相结合，利用模糊推理的思想，对PID 控制的参数进行在线整定，构成模糊PID控制。

该控制方法可改善系统的动静态性能，提升控制效果。

关键词：PID控制模糊控制模糊PID控制引言：PID控制时最早发展起来的控制策略之一，由于其具有结构简单，容易实现，控制效果好等优点，且PID算法原理简明，参数物理意义明确，理论分析体系完善，所以以PID 控制为控制策略的各种控制器仍是过程控制中不可或缺的基本控制单元。

但是，实际上一些工业过程不同程度的存在非线性，大滞后，时变性和模型不确定性，采用具有一组整定好的参数的常规PID控制难以获得满意的控制效果。

而模糊控制具有算法简单，易于掌握，无需知晓被控对象的精确数学模型，动态特性较好等优点。

本文将模糊控制与PID控制相结合，构成模糊PID控制，在线修正PID参数，扬长避短，不仅能发挥模糊控制的鲁棒性、动态响应好，上升时间快和超调小的特点，还具有PID控制的动态品质好和稳态精度高的优点。

模糊控制模糊控制是以模糊集合论，模糊数学，模糊语言变量及模糊逻辑为基础的闭环计算机。

模糊控制系统的基本构成如图1所示。

包括输入通道，模糊控制器，输出通道，执行机构，传感器及被控对象。

其中模糊控制器是模糊控制系统的核心部件，其组成结构如图2所示。

图1.模糊控制系统基本结构图2.模糊控制器组成结构PID 控制PID 控制时偏差比例，偏差积分，偏差微分控制的简称。

模拟PID 控制系统原理框图如图3所示。

基于模糊PID控制方法的列车速度控制作者：周洪斌来源：《中国科技博览》2014年第18期[摘要]针对列车运行系统的非线性特性，本文提出一种利用模糊算法在线调整PID参数的控制方法，并应用于ATO自动驾驶中的列车运行速度控制。

通过Matlab仿真，结果表明本方法能够控制列车实现对目标速度的跟踪运行。

[关键词]模糊PID控制；列车自动控制；仿真；MATLAB中图分类号：U284；TP273 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）18-0111-011、概述列车运行控制系统以地面信号、调度命令等行车指挥命令为依据，结合各种运行条件对列车的启动、加减速、惰行、制动、停车等操作控制[1]。

但列车运行过程极其复杂，它受许多因素的影响，如线路条件、环境条件、列车司机熟练操作程度等。

在不同的工况下，如何实现高效的ATO成为人们关心的焦点问题之一。

本文在研究讨论传统基于PID控制的ATO速度控制策略的基础上，分析其缺点和不足，提出了利用模糊算法改进PID控制参数的方法，并利用MATLAB进行了仿真和结果比对。

2、通过模糊规则调整PID参数的方法PID是一种线性调节器，以列车制动模型理论和经验公式为基础来实现列车的运行控制和速度调整。

连续PID的控制规律为：为了对PID参数进行在线调整，我们通过制定模糊规则，用模糊控制器进行处理。

偏差和偏差变化率是对PID控制器参数整定的主要影响因素[2]。

当较大时，为了加快系统的响应速度，应取较大的；但为了避免由于开始时的偏差的瞬时变大可能出现的微分过饱和而使控制作用超出许可的范围，应取较小的；同时为了防止系统响应出现较大的超调，产生积分饱和，应对积分作用加以限制，通常取=0。

当偏差处于中等大小时，为使系统响应具有较小的超调，应取得小些，的取值要适当。

在这种情况下的取值对系统影响较，取值要大小适中，以保证系统的响应速度当偏差较小即接近于设定值时，为使系统具有良好的稳态特性，应增加和的取值。

基于PID算法的列车自动驾驶控制方法研究发布时间：2021-06-10T10:15:45.890Z 来源：《基层建设》2021年第5期作者：李文龙吴祥民董彦妮张忠杰[导读] 摘要：在现有列车数学模型的基础上，采用PID算法设计了列车速度闭环控制器，当自动控制系统生成期望速度曲线时，适当配置PID控制器的参数，列车可以达到满意的速度跟踪效果。

中车青岛四方机车车辆股份有限公司青岛 266111 摘要：在现有列车数学模型的基础上，采用PID算法设计了列车速度闭环控制器，当自动控制系统生成期望速度曲线时，适当配置PID 控制器的参数，列车可以达到满意的速度跟踪效果。

此外，本文通过极点配置，得到比例系数、积分系数以及微分系数的最佳组合，提高列车自动驾驶系统的精度。

关键词：列车；PID算法；速度控制；仿真 1 前言在列车人工驾驶模式下，司机将根据经验、列车运行情况以及当前路况驾驶列车。

然而，在情绪波动和疲劳的影响下，司机会误操作，导致事故的发生。

列车自动驾驶系统可以根据实际路况信息，获取各设备的工作状态和列车运行情况，并得到智能化的运行计划，从而保证列车运行的独立控制。

与人工驾驶相比，列车自动驾驶在能源节约、时间准确性、乘客舒适度以及安全性等方面具有更大的优势和更好的应用前景。

列车自动驾驶系统（ATO）是列车自动控制系统（ATC）的一个子系统。

与列车自动监督（ATS）子系统、列车自动防护（ATP）子系统协调配合，共同完成列车的自动控制，具体流程为：ATO接收来自ATS发送的目的地编码、运行时分等信息，并且接收来自ATP发送的当前列车速度、加速度、目标速度、当前位置等信息，跟随ATP生成的速度-时间曲线，在ATP的防护下安全运行，实现列车的自动驾驶。

2 PID算法的研究PID算法是基于偏差在过去、现在和将来做出调节量估计的一种简单有效的控制算法，在许多工业控制中得到了广泛的应用，因此采用PID逻辑来实现高速列车的速度控制也应运而生。