壓力仿真系統(tǒng)模糊自適應(yīng)pid控制

《壓力仿真系統(tǒng)模糊自適應(yīng)pid控制》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、第31卷第7期四川兵工學(xué)報(bào)2010年7月【自動(dòng)化技術(shù)】集壓力仿真系統(tǒng)模糊自適應(yīng)PID控制胡浩，黃文玲(海軍工程大學(xué)兵器工程系，武漢430033)摘要：針對(duì)壓力仿真系統(tǒng)實(shí)時(shí)、高精度的要求，提出了將模糊控制理論和PID控制結(jié)合起來構(gòu)成模糊自適應(yīng)PID控制器的方法。利用模糊控制規(guī)則在線對(duì)該控制器PID參數(shù)進(jìn)行了整定，增強(qiáng)了PID控制器的調(diào)節(jié)控制能力。并在基于MATLAB／Simulink的仿真環(huán)境下，對(duì)模糊自適應(yīng)PID控制器進(jìn)行了驗(yàn)證。結(jié)果表明，與傳統(tǒng)PID控制器相比，該控制器可有效提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)

2、性能，具有很好的穩(wěn)定性。關(guān)鍵詞：壓力仿真系統(tǒng)；模糊自適應(yīng)PID中圖分類號(hào)：TP273文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1006—0707(2010)07—0ll2—03水下航行器壓力仿真系統(tǒng)的主要功能是在計(jì)算機(jī)控油器、油箱等。高／低壓力傳感器包括設(shè)置在反饋通道上制下，以一定精度實(shí)時(shí)產(chǎn)生所要求的壓力輸出，用以模擬的大、小量程不同的2個(gè)壓力傳感器，采用反饋壓力數(shù)字平水下航行器在不同深度下的海水壓力，從而構(gòu)成其不同深滑濾波技術(shù)實(shí)現(xiàn)量程的平穩(wěn)切換，使系統(tǒng)能在大深度范度的壓力環(huán)境。該航行器系統(tǒng)與有關(guān)模塊相配合，可直

3、接圍內(nèi)對(duì)水下航行器進(jìn)行壓力模擬，在小深度時(shí)也具有較高在實(shí)驗(yàn)室條件下對(duì)水下航行器深度控制系統(tǒng)的各種性能的精度。和參數(shù)進(jìn)行測(cè)試。傳統(tǒng)的PID控制由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，穩(wěn)態(tài)無靜差，故被廣泛應(yīng)用．手反饋控制系統(tǒng)中。然而，PID控制器本質(zhì)上是一種線性控制器，難以在較大深度范圍內(nèi)同時(shí)獲得很好的穩(wěn)態(tài)精度和動(dòng)態(tài)性能；同時(shí)其參數(shù)整定比較困難，得依賴于操作人員的工作經(jīng)驗(yàn)j，且操作者的經(jīng)驗(yàn)又不易精確描述。而模糊控制則可以很好地將專家知識(shí)和操作人員的經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)換成模糊化后的語言規(guī)則，并通過模糊推理與模糊決策，實(shí)現(xiàn)對(duì)非線性對(duì)象的控制

4、。為此，本文中基于PID控制和模糊控制各自的優(yōu)點(diǎn)，利用模糊控制規(guī)則實(shí)時(shí)調(diào)整圖1水下航行器壓力仿具系統(tǒng)PID參數(shù)，建立模糊自適應(yīng)PID控制器來實(shí)現(xiàn)對(duì)壓力仿真1．2被控對(duì)象建模系統(tǒng)的輸出控制。壓力仿真系統(tǒng)采用電液伺服閥作為執(zhí)行元件，來實(shí)現(xiàn)壓力的輸出控制?，F(xiàn)作如下假定：①滑閥無泄漏，噴嘴擋l系統(tǒng)板作小信號(hào)線性處理；②工作油液不可壓縮；③忽略閥芯的質(zhì)量、液動(dòng)力和阻尼力。則電液伺服閥的傳遞函數(shù)可以1．1系統(tǒng)組成表示為。水下航行器壓力仿真系統(tǒng)主要由計(jì)算機(jī)控制部分和液壓部分組成?？刂撇糠种饕ňC合比較器、模

5、糊自適G(s)：——lL—一(1)sfS+蘭s+11應(yīng)PID控制器和D／A、A／D接口板卡等；液壓部分則包括液壓油源、電液伺服閥、高／低壓力傳感器等。其系統(tǒng)組成式中：K，為伺服閥的速度常數(shù)；，為力矩馬達(dá)的固有頻如圖1所示。率；，為伺服閥等效相對(duì)阻尼系數(shù)。計(jì)算機(jī)控制部分接受壓力指令和壓力傳感器反饋的某類國產(chǎn)電液伺服閥主要參數(shù)為：供油壓力Ps=21實(shí)際壓力值，通過控制器解算出控制量，控制電液伺服閥MPa，綜合剛度Ko：178．63N·cm／rad，伺服閥等效相對(duì)的閥芯位移，使其產(chǎn)生期望的壓力輸出。油

6、源用于給電液阻尼系數(shù)，：0．35，力矩馬達(dá)固有頻率OJ=480Hz，反饋伺服閥提供壓力穩(wěn)定的系統(tǒng)油液，主要包括電機(jī)、油泵、濾*}收稿日期：2010—04—27作者簡(jiǎn)介：胡浩(1985一)，男，碩士研究生，主要從事制導(dǎo)與控制技術(shù)研究。胡浩，等：壓力仿真系統(tǒng)模糊自適應(yīng)PID控制113桿剛度：44．28N／cm，噴嘴擋板流量增益／q=隸屬度1220cm／s。將數(shù)據(jù)代入式(1)可得G㈤=(2)2模糊自適應(yīng)PID控制器設(shè)計(jì)2．1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模糊自適應(yīng)PID控制器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要由參數(shù)可調(diào)的一3．2．10l23ee

7、cPID控制器和模糊控制器2部分構(gòu)成，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。圖4輸出aK,、AKi、△隸屬函數(shù)曲線采用模糊推理方法對(duì)PID參數(shù)進(jìn)行在線整定，以滿足不2．4模糊控制器規(guī)則設(shè)計(jì)同的誤差e和誤差變化率ec對(duì)控制器參數(shù)的不同要求。根據(jù)參數(shù)、K、對(duì)系統(tǒng)輸出特性的影響情況，可歸納出系統(tǒng)在被控過程中對(duì)于不同的偏差和偏差變化率，參數(shù)、、的自整定原則。1)當(dāng)偏差較大時(shí)，為了加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度，并防止因開始時(shí)偏差的瞬間變大可能引起的微分過飽和而使控制作用超出許可范圍，應(yīng)取較大的和較小的。另外，為防止積分飽和，避免系統(tǒng)響

8、應(yīng)出現(xiàn)較大的超調(diào)，值要圖2模糊自適應(yīng)PID控制器結(jié)構(gòu)小，通常取K=0。2)當(dāng)偏差和變化率為中等大小時(shí)，為了使系統(tǒng)響應(yīng)的模糊控制器以控制壓力誤差e和誤差變化率ec作為超調(diào)量減小和保證一定的響應(yīng)速度，應(yīng)取小一些。在這輸入，修正參數(shù)△、△K、△為輸出。則PID控制器輸出種情況下，的取值對(duì)系統(tǒng)影響很大，應(yīng)取小一些，K的取的參數(shù)、、如下：值要適當(dāng)。Kp=Kf+Kpp3)當(dāng)偏差較小時(shí)，為了使系統(tǒng)具有較好的穩(wěn)態(tài)性能，Ki：K+△應(yīng)增大、K值；同時(shí)，為避免輸出響應(yīng)在設(shè)定值附近振Kd：Kd+AKi蕩，以及考慮系統(tǒng)