電液比例閥控系統(tǒng)模糊PID控制的研究(1)

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1、$機(jī)床與液壓%0##!1<)1=-&&"-電液比例閥控系統(tǒng)模糊$/-+控制的研究周恩濤!廖生行!牟!丹"東北大學(xué)機(jī)械工程與自動化學(xué)院!沈陽%%###"#摘要!本文針對電液比例閥控非對稱缸系統(tǒng)位置控制實(shí)時性能差!系統(tǒng)具有較為嚴(yán)重時變性等特點(diǎn)提出了模糊$/-+控制策略"在對/-+控制的響應(yīng)特性進(jìn)行詳細(xì)分析的基礎(chǔ)上!應(yīng)用模糊控制技術(shù)!提出并設(shè)計(jì)了模糊$/-+控制器!較好的滿足了控制要求"仿真研究結(jié)果表明!本文提出的控制算法具有結(jié)構(gòu)簡單#實(shí)時性好#響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)"關(guān)鍵詞!比例閥$非對稱缸$位置控制$模糊$/-+控制$仿真研究中圖分類號!QZ%!O!!文獻(xiàn)標(biāo)識碼!&!!文章編號!%##%$!??%"

2、0##!#=$002$!U;@@F$L9P:-60.-+/6X+(=0.-$NFC.5;+/=L.-8-.0/-65+45+A(7FB0(2XZ3_8L(>)!,-&3.T:8MLT>8M!N+>8%N:GT>87G>E_8M78::;78M.GT))E!<);(T:>9(:;887I:;97(c!.T:8c>8M%%###"!*T78>&*E$(7H:G)8(;)EG>F>[7E7(c>8B(7H:$I>;7>[E:)J>F;)F);(7)8>EI>EI:G)8(;)E’89cHH:(;7LG>EGcE78B:;F)97(7)8

3、G)8(;)E9c9(:H!(T:F)E7Gc)JJ’KKc$/-+G)8(;)E()J);HGE)9:$E))FG)8(;)E9c9(:HC>99’MM:9(:BDY>9:)8(T:B:(>7E:B>8>Ec979();:9F)89:9(>(:)J/-+G)8(;)E!(T:(:GT8)E)Mc)JJ’KKcG)8(;)E>8B(>[E:(T:>;7(TH:(7G)JJ’KKc$/-+G)8(;)EC>9>FFE7:B!CT7GTF;:J:;>[Ec9>(79J7:BG)8(;)E;:h’:9(DQT:;:9’E(9)J97H’E>(78M9(’Bc78B7G>(:B(T>((T:G)

4、8(;)E>;7(TLH:(7GC>997HFE:789(;’G(’;:!M))B78;:>E(7H:G>F>[7E7(c!J>9(78;:9F)89:DE(F)-.CB’/;)F);(7)8>EI>EI:$89cHH:(;7G>EGcE78B:;$/)97(7)8G)8(;)E$a’KKc$/-+G)8(;)E$.7H’E>(78M9(’Bc!!引言參數(shù)DE!D(!D."電液比例閥控系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于精度要求較高的機(jī)械加工#冶金等行業(yè)"其傳統(tǒng)的控制方式大多采用/-+控制技術(shù)!它具有簡單#可靠#參數(shù)整定方便等優(yōu)點(diǎn)"但由于液壓系統(tǒng)受溫度#負(fù)載等參數(shù)變化的影響較大!因而在控制性能要求高的場合往

5、往不能滿足要求"其主要原因是電液比例系統(tǒng)在流體動力學(xué)及電磁轉(zhuǎn)換方面具有特殊性!是復(fù)雜的非線性高階系統(tǒng)!圖%!模糊/-+控制器原理框圖(")系統(tǒng)設(shè)計(jì)時要建立準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型比較困難"按系統(tǒng)的設(shè)定值要求!將=P=#=P>=和/-+/-+控制是用于過程控制的最有效策略之一!其參數(shù)D!D!D的模糊控制論域均定義為($!!E(.中積分作用可以減少穩(wěn)態(tài)誤差!微分作用可以提高響!)!等級間隔為3%D&*!!得到各個參數(shù)的論域?yàn)閼?yīng)速度"但另一方面積分作用容易導(dǎo)致積分飽和!使+$!!$0!$%!#!%!0!!,!并采用O種不同的系統(tǒng)超調(diào)量增大!微分作用對高頻干擾特別敏感!甚模糊語言變量對其進(jìn)行了描述!分別為

6、’64#6O#至導(dǎo)致系統(tǒng)失穩(wěn)"/-+控制本質(zhì)上屬于線性!如何使63#<"#M3#MO#M4!對應(yīng)含義為正大#正中#/-+控制能更好地應(yīng)用于非線性系統(tǒng)的控制!并具有正小#零#負(fù)小#負(fù)中#負(fù)大"為了計(jì)算機(jī)處理和實(shí)較好的智能性!這是值得研究的問題"由于模糊控制現(xiàn)上的方便!輸入偏差=P=#輸入偏變化率=P>=具有一定智能性!且本質(zhì)上屬于非線性控制"因此!和輸出的隸屬函數(shù)均采用線性函數(shù)"利用N&Q,&Y可以預(yù)見!如果將基于規(guī)則的模糊控制用于/-+控設(shè)計(jì)模糊偏差=P=#=P>=和D!D!D的論域E(.制器的設(shè)計(jì)!一方面可使/-+控制器具有模糊控制對應(yīng)的模糊語言變量的隸屬函數(shù)如圖0所示"的智能$另一方

7、面可使模糊控制具有確定的控制結(jié)(%)構(gòu)!從而使所設(shè)計(jì)的控制器具有兩種控制的優(yōu)點(diǎn)"本文正是將這兩種控制思想有機(jī)地結(jié)合起來!設(shè)計(jì)了一種基于規(guī)則校正的模糊/-+控制器!具有在線整定功能!并進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)研究"同時為了體現(xiàn)模糊/-+控制器的優(yōu)點(diǎn)!也設(shè)計(jì)了常規(guī)/-+控制器!兩者進(jìn)行了比較分析"圖0各參數(shù)的隸屬函數(shù)"!模糊/-+控制器設(shè)計(jì)模糊/-+參數(shù)整定所依據(jù)的專家規(guī)則如下’%%&模糊/-+控制器的原理框圖如圖%所示’調(diào)節(jié)前期!D適當(dāng)加大!提