分析液壓伺服位置控制系統(tǒng)

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1、液壓伺服位置系統(tǒng)模型參考模糊自適應(yīng)PID控制器的設(shè)計(jì)來源：中文論文網(wǎng)作者：互聯(lián)網(wǎng)轉(zhuǎn)載發(fā)布時(shí)間：2007-01-28本站近十萬篇論文全部無條件免費(fèi)下載！如果本篇文章對(duì)您有用，請(qǐng)順手將本站[中文論文網(wǎng)www.zwlww.cn]收藏到您知道的博客或論壇，以方便您下次繼續(xù)使用！?液壓伺服位置系統(tǒng)模型參考模糊自適應(yīng)PID控制器的設(shè)計(jì)方一鳴　黃鎮(zhèn)海　焦曉紅（燕山大學(xué)電氣工程學(xué)院　河北秦皇島，066004）　　摘　要：針對(duì)液壓伺服位置系統(tǒng)被控對(duì)象，提出了用模型參考模糊自適應(yīng)機(jī)構(gòu)對(duì)PID控制器的比例系數(shù)進(jìn)行在線調(diào)節(jié)，以減小液壓伺服位置系統(tǒng)中參數(shù)攝動(dòng)等引起

2、的超調(diào)和振蕩；同時(shí)為簡化控制器，提出了用變積分系數(shù)的方法來消除負(fù)載擾動(dòng)給系統(tǒng)帶來的穩(wěn)態(tài)誤差。仿真研究結(jié)果表明，具有模糊自適應(yīng)和變積分系數(shù)的控制器使控制系統(tǒng)既有較高的穩(wěn)態(tài)精度，同時(shí)也使系統(tǒng)具有較快的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，整個(gè)系統(tǒng)具有很好的魯棒性。???關(guān)鍵詞：液壓伺服系統(tǒng)　模型參考　模糊自適應(yīng)　模糊PID0　引　言　　眾所周知，PID控制是迄今為止最為通用的控制方法，它具有穩(wěn)定性好，可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。但是，隨著控制對(duì)象復(fù)雜程度的加深，特別是對(duì)存在強(qiáng)擾動(dòng)、參數(shù)時(shí)變性較強(qiáng)的對(duì)象，用一組事先整定的PID控制參數(shù)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)超調(diào)量過大、過渡過程時(shí)間較長等缺陷。目前

3、對(duì)PID控制參數(shù)進(jìn)行在線調(diào)整已有許多方法。其中，模糊控制用于PID參數(shù)的調(diào)節(jié)已為眾多學(xué)者所注意，已有不少成功應(yīng)用的例子［1］［2］［4］［3］［6］。用模糊控制器進(jìn)行參數(shù)整定容易將參數(shù)的整定經(jīng)驗(yàn)用模糊語句if（）then（）的形式表達(dá)出來，不需要進(jìn)行參數(shù)自適應(yīng)律的推導(dǎo)，這是其它方法所不可比擬的。但是，若同時(shí)對(duì)PID控制器的三個(gè)參數(shù)用模糊控制器進(jìn)行在線調(diào)節(jié)［3］［5］［6］，顯然會(huì)導(dǎo)致控制器過于復(fù)雜。本文提出用模糊控制器在線調(diào)整PID的比例系數(shù)，對(duì)積分系數(shù)用變積分系數(shù)的方法，而對(duì)微分系統(tǒng)進(jìn)行事先整定。文章最后將上述控制策略用于液壓伺服系統(tǒng)中

4、，仿真結(jié)果表明，設(shè)計(jì)的系統(tǒng)完全能達(dá)到所要求的性能指標(biāo)。中文論文網(wǎng)-十萬畢業(yè)論文免費(fèi)下載網(wǎng)址E:www.zwlww.cn1　液壓伺服位置系統(tǒng)被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型　　由1250頻率特性測試儀實(shí)測并結(jié)合機(jī)理分析計(jì)算得到，液壓伺服位置系統(tǒng)被控對(duì)象結(jié)構(gòu)框圖及參數(shù)如圖1所示。圖1中，u為控制電壓；Xp為液壓缸的輸出位移；Fl為外加負(fù)載力［1］；ωn1＝69．08為系統(tǒng)的自然振蕩頻率；ξn1為液壓系統(tǒng)的阻尼比，它的變化范圍為0．3到0．5；Ap＝0．00125m2為液壓缸的有效面積；βe＝6．9×108Pa為油液和油腔管壁的等效容積彈性系數(shù)；Vt＝3．7

5、4×10－5m3為油缸兩側(cè)管路和油腔的總?cè)莘e；Kce＝5．14×10－12m5／N·s為閥控缸的流量壓力系數(shù)；Ksv＝8．33×10－3m3／s／A為伺服閥的流量增益系數(shù)；Ka＝0．0085A／V為伺服放大器增益；kf＝10V／15mm＝6．67×102v／m為位置傳感函數(shù)關(guān)系式。其中：被控對(duì)象的等效傳遞函數(shù)為：?　其中：K0為系統(tǒng)的開環(huán)增益，在該系統(tǒng)中K0在37．68附近略有變動(dòng)；ζn1在0．3到0．5之間變化，其余各參數(shù)值分別為：ωn1＝69．08，ωn2＝97．34，ζn2＝0．1。中文論文網(wǎng)-十萬畢業(yè)論文免費(fèi)下載網(wǎng)址C:www.z

6、wlww.cn2　模型參考模糊自適應(yīng)控制器的設(shè)計(jì)　　在液壓伺服系統(tǒng)中系統(tǒng)的開環(huán)增益K0和ζn1的變化，容易引起系統(tǒng)的超調(diào)和振蕩，使系統(tǒng)變得難以用常規(guī)的控制算法進(jìn)行控制。而用模型參考自適應(yīng)（MRAC）控制時(shí)，由于系統(tǒng)的階次較高，控制器參數(shù)的自適應(yīng)律很難求得。用模糊控制設(shè)計(jì)自適應(yīng)機(jī)構(gòu)只要根據(jù)控制器參數(shù)的變化規(guī)律，用模糊條件語句寫出控制規(guī)則者，就能夠找出比較合適的自適應(yīng)算法。模型參考模糊自適應(yīng)（MRFA）PID控制系統(tǒng)的原理框圖如圖2所示?！　〖从肞ID控制器產(chǎn)生控制量u，并用模糊自適應(yīng)機(jī)構(gòu)對(duì)PID控制器的比例系數(shù)Kp進(jìn)行在線調(diào)節(jié)，使系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響

7、應(yīng)較快，超調(diào)量小，而且整個(gè)響應(yīng)過程具有較好的魯棒性。與文獻(xiàn)［7］相比，該控制器中加入了積分器，這是為克服被控對(duì)象中存在的恒值擾動(dòng)的影響。把積分調(diào)節(jié)器引入控制器中，這無疑可以改善系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能，但積分因子的引入，會(huì)使系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)變慢，破壞典型PD控制系統(tǒng)所具有的響應(yīng)快的特性，因此，考慮積分系數(shù)KI是可變的：　　這樣系統(tǒng)響應(yīng)開始時(shí)是PD控制，快進(jìn)入穩(wěn)態(tài)響應(yīng)時(shí)積分因子起作用，相當(dāng)于進(jìn)行PID控制。這樣本系統(tǒng)在保證系統(tǒng)快速性和穩(wěn)態(tài)精度的同時(shí)，大大降低了控制器的復(fù)雜性。中文論文網(wǎng)-十萬畢業(yè)論文免費(fèi)下載網(wǎng)址B:www.zwlww.cn???在該系統(tǒng)中

8、，模糊控制器的具體設(shè)計(jì)步驟如下：　?。?）選擇模糊控制器的輸入輸出變量，定義各變量的模糊子集　　模糊控制器的輸入變量為期望輸出ym與實(shí)際輸出yp之間的誤差e＝y(tǒng)m－yp及其變化率e，而其輸出變