针对一种非完整约束的典型欠驱动系统对象球形机器人,计算系统二阶非线性微分方程形式的动力学模型并验证其正确性,为非线性控制器的设计与研究提供基础。设计一种并联非线性PID控制方法,该方法将球形机器人系统看做两个单输入系统的组合,并针对每个单输入系统设计并联非线性PID控制器。在Simulink仿真实验中,证明了该控制策略能够实现机器人在平衡点附近的平衡控制与运动控制,同时在存在外界干扰情况下该控制器仍具有较好的响应特性和稳定性。

为了解决非对称液压缸负载发生阶跃式突变时产生的位移跌落与速度振荡难题,采用非线性PID控制方法,提出了一种基于非线性PID控制的高抗扰液压伺服系统控制策略。建立了液压驱动系统数学模型,重点分析了新的非线性组合及控制器,并将冶金行业步进式钢坯加热炉步进梁系统作为应用实例,运用MATLAB/SIMULINK仿真平台,对步进梁上升过程进行速度对比分析。研究结果表明,该方法安全可靠,具备有效性与优越性。

气动执行机构具有加速度快、成本低、功率重量比高和在恒定负载下不会过热等优点,但同时其非线性特征突出,造成难以实现高精度位置控制。对此,在非线性PID(Nonlinear Proportion-Integral-Derivative,N-PID)控制的基础上,提出了一种自调节非线性PID(Self-regulation Nonlinear Proportion-Integral-Derivative,SN-PID)的控制策略,通过粒子群优化(Particle Swarm Optimization,PSO)算法确定速度变化参数δ和β,不断地更新速动率α,利用Popov稳定判据确定非线性增益k(e)的最大值,从而调整非线性方程的输出,提高气动系统的阶跃响应。实验结果表明:SN-PID能够对负载的变化做出及时的响应,瞬态响应速度较N-PID提高2. 2倍,系统稳态误差可达0. 01 mm,SN-PID控制器下的气缸,可以快速准确地到达指定位置,而且没有明显冲击。

针对工业控制中双轴同步伺服系统的伺服参数不匹配及外部扰动造成的运动不同步问题,在分析了经典的位置控制策略和直线型双轴同步运动的同步误差与跟踪误差几何关系的基础上,引入耦合误差变量,设计了一种位置环非线性PID的交叉耦合同步控制器,实现跟踪误差与同步误差同时减小。在X-Y运动平台上,对所设计位置环非线性PID的交叉耦合同步控制器进行了实验,结果表明：基于非线性PID的交叉耦合同步控制相比于PID的传统交叉耦合同步控制,在单轴跟踪误差的最大值和均方根值上分别减少了50%和62.5%,在轴间同步误差的最大值和均方根值上分别减小了60%和63.64%。

介绍了一种具有广阔应用前景的基于泵控非对称缸的直驱式电液伺服系统（DDVC．EHSS），通过AMESim软件平台搭建系统物理学仿真模型。在该模型中，仿真实现了非线性PID控制算法，并与传统PID算法进行对比，结果显示，该算法在响应速度和抑制超调方面具有明显的优越性，仿真取得了良好的控制效果。

给出了采用压力流量复合控制的盾构掘进机推进液压系统工作模型，对其中的比例调速阀和比例溢流阀在AMESim环境下进行了模型构建，并完成了阀基本参数的优化设计。采用一种简化的动态土体粘弹性模型模拟盾构实际推进过程中的复杂负载工况。引入一种采用偏差修正参数的非线性PID控制器并在Matlab／Simulink环境下建模。为充分发挥各软件的优势，通过AMESim与Simulink接口界面，实现了液压控制系统的联合仿真。仿真结果表明，与常规PID控制相比，非线性PID对盾构推进液压系统的控制效果更佳。

给出了采用压力流量复合控制的盾构掘进机推进液压系统工作模型,对其中的比例调速阀和比例溢流阀在AMESim环境下进行了模型构建,并完成了阀基本参数的优化设计。采用一种简化的动态土体粘弹性模型模拟盾构实际推进过程中的复杂负载工况。引入一种采用偏差修正参数的非线性pid控制器并在Matlab/Simulink环境下建模。为充分发挥各软件的优势,通过AMESim与Simulink接口界面,实现了液压控制系统的联合仿真。仿真结果表明,与常规pid控制相比,非线性pid对盾构推进液压系统的控制效果更佳。