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《電動(dòng)舵機(jī)模糊自適應(yīng)pid控制研究》由會(huì)員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、電動(dòng)舵機(jī)模糊自適應(yīng)PID控制研究電動(dòng)舵機(jī)模糊自適應(yīng)PID控制研究曹菁1,2朱紀(jì)洪11清華大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系,北京1000842江蘇信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,江蘇無(wú)錫214106caojing@tsinghua.org.cn摘要本文介紹了一種模糊自適應(yīng)PID控制器,該方法用于電動(dòng)舵機(jī)的位置伺服控制系統(tǒng),克服了簡(jiǎn)單模糊控制和傳統(tǒng)PID控制的一些缺點(diǎn),通過(guò)模糊規(guī)則進(jìn)行推理和決策,實(shí)現(xiàn)PID控制器參數(shù)的實(shí)時(shí)優(yōu)化,仿真及實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:此方法提高了系統(tǒng)的控制性能,具有較好的控制效果。關(guān)鍵詞模糊控制PID控制電動(dòng)舵機(jī)MATLABStudyofFuzzyself-turningPIDcon
2、trolofelectromechanicalactuatorCaojing1,2zhujihong1,1DepartmentofComputerScienceandTechnology,TsinghuaUniversity,Beijing1000842JiangsucollegeofInformationTechnology,wuxijiangsu210106Abstract:Thetextintroducesakindofself-turningFuzzy-PIDcontroller,itisusedontheelectromechanicalactuatorpos
3、itionservosystem.ItovercomessomedefectsofsimplyfuzzycontrolandtraditionalPIDcontrol,Thereal-timeoptimizationofthecontrolparameterofPIDcontrolleriscarriedoutbyfuzzyreasoningandstrategy.Thesimulationandexperimentresultsshowthatthismethodimprovesthecontrolperformanceofsystemandhaspreferable
4、effects.Keywords:FuzzycontrolPIDcontrolelectromechanicalactuator(EMA)MATLAB1引言電動(dòng)舵機(jī)(EMA)由于具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕、負(fù)載特性好和可靠性高等優(yōu)點(diǎn),因而在無(wú)人駕駛飛機(jī)(UAV)、導(dǎo)彈、航天器等飛行器中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)PID控制以其實(shí)時(shí)性好、易于實(shí)現(xiàn)等特點(diǎn)廣泛應(yīng)用于控制系統(tǒng),只要正確設(shè)定參數(shù),PID控制器便可實(shí)現(xiàn)其作用,但由于舵機(jī)系統(tǒng)存在著非線性、時(shí)變性等不確定因素,此時(shí),PID的控制效果將難于達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)。而模糊控制對(duì)控制對(duì)象的非線性、時(shí)變性等具有較強(qiáng)的適應(yīng)能力,其靈活性和魯棒性
5、較好,并且控制簡(jiǎn)單,在電機(jī)控制領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛。但在模糊控制的系統(tǒng)中很難完全消除穩(wěn)態(tài)誤差,一般情況下,控制精度不太理想。針對(duì)上述兩種控制器的特點(diǎn),為了提高舵機(jī)位置伺服系統(tǒng)的控制性能,本文設(shè)計(jì)了一種模糊自適應(yīng)PID控制器,兼顧了兩種控制方法的優(yōu)點(diǎn),通過(guò)模糊規(guī)則進(jìn)行推理和決策,在線整定PID控制器的三個(gè)參數(shù),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該控制器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,效果良好。2電動(dòng)舵機(jī)數(shù)學(xué)模型的建立電動(dòng)舵機(jī)位置伺服系統(tǒng)中的主要執(zhí)行部件是稀土永磁無(wú)刷直流電機(jī),由于其氣隙磁場(chǎng)、反電勢(shì)以及電流是非正弦的,故直接利用電動(dòng)機(jī)本身的相變量來(lái)建立數(shù)學(xué)模型。以二相導(dǎo)通星型三相六狀態(tài)為例,為了便于分析,假設(shè)電機(jī):(1
6、)磁路不飽和,忽略磁滯、渦流損耗的影響,忽略高次空間磁勢(shì)諧波的影響;(2)三相繞組完全對(duì)稱(chēng),氣隙磁場(chǎng)為方波,定子電流、轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)分布皆對(duì)稱(chēng);(3)電樞繞組在定子內(nèi)表面均勻連續(xù)分布;(4)忽略齒槽、換相過(guò)程和電樞反應(yīng)等影響;(5)轉(zhuǎn)子上無(wú)阻尼繞組,永磁體也不起阻尼作用;根據(jù)三相繞組電路回路的電壓平衡關(guān)系可列出下列微分方程[1]:RiiLMMMLMMML00............ueasaaa........=................+........p........+........Rii00(1)uebbbbsRii00uecsccc式中:ua,ub,uc為定
7、子相繞組電壓;ia,ib,ic為定子相繞組電流;ea,eb,ec為定子相繞組電動(dòng)勢(shì);Rs代表電機(jī)繞組電阻,L為每相繞組的自感;M為每?jī)上嗬@組間的互感;p為微分算子,p=d/dt。三相繞組為星形連接,且沒(méi)有中線,則有iib+ic=0(2)+aMiMi=.Mi(3)+因此,可得bac由(1)、(2)、(3)式可得電壓方程為iRLMii00.00............................uueasaaa....=........+............+........RiLM000.0(4)pebbbbsRiLMi0000.u