电液力伺服系统控制策略半实物仿真,本文关于伺服系统论文范文,可以做为相关论文参考文献,与写作提纲思路参考。
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摘 要：通过在半实物仿真环境中进行模型辨识试验,获得电液力伺服系统的辨识模型.为了改善电液力伺服系统的控制性能,设计了一种复合模糊PID控制器,这种控制器结合了经典PID控制器和带有自调整修正因子的模糊控制器的优点,并加入了前馈校正,为了避免由于两种控制方式相互切换时造成的不良扰动,采用了模糊切换的方法.通过在电液伺服试验台上对所设计的复合模糊PID控制器进行半实物仿真实验,并对比PID控制器和传统模糊控制器的实验控制曲线,验证了复合模糊PID控制器的可行性和控制性能,同时在负载刚度和质量变化时进行了半实物仿真实验,实验结果表明,复合模糊PID控制器不仅改善了稳定性和速度,并具有良好的实时性.
关键词：力伺服系统；模型辨识；复合模糊PID控制器；半物理仿真；自调整修正因子
DoI：10.15938/j.jhust.2016.06.014
中图分类号：TP273
文献标志码：A
文章编号：1007-2683（2016）06-0073-06
0.引言
电液力伺服控制系统的应用虽然不及电液位移控制系统广泛,但是它在许多特定领域都起着难以替代和不可忽视的重要作用,随着科学技术的飞速发展,现代工业对力控制系统的动静态精度等性能指标的要求越来越高,Liu等针对力控制系统提出了Lyapunov参数自适应控制算法.实验表明,这种方法对信号具有良好的跟踪性能,并且对系统的性能指标有显著的提高.蔡永强等采用优化了的鲁棒预测控制算法对电液力伺服系统进行控制,建模仿真表明该控制算法能够消弱系统由于时变和外界环境的干扰对系统性能的影响,从而提高了控制系统的性能.刘怀印等采用了模糊控制方法对盾构掘进机的电液力推进系统进行了控制,仿真结果表明该控制算法能够有效的保证该电液力伺服控制系统的稳定性和快速性,提高系统的性能.徐一鸣等将三维非线性PD控制器和小脑模型神经网络复合的控制方法用于变柔性负载的电液力控制系统,使系统在负载刚度大范围变化时保持稳定,减小了系统的跟踪相位差.
模糊控制能够将操作人员的控制经验加入到控制算法中,从而使控制系统能够模仿和借鉴操作人员的控制经验而进行控制.它特别适合用在采用传统控制技术分析时过程非常复杂的情况下或者可用的信息来源不准确或不确定的情况下.
由于电液力伺服系统具有非线性和不确定的动态性,因此不可能从理论上建立其精确的数学模型,也很难用线性控制方法进行高精度的力伺服控制.虽然一些模糊控制策略已经应用到实际系统并取得了很大的进步,但是其瞬态和稳态控制性能是有限的,本文利用xPC实时系统的半物理仿真环境和MATLAB系统辨识工具箱,对电液力伺服系统进行了模型辨识实验,然后,以辨识获得的模型为对象设计控制器,提出了一种结合了模糊逻辑和传统线性控制理论优点的复合模糊PID控制器.
1.電液力伺服系统的模型辨识
实验室的电液力伺服控制系统如图1所示,电流信号i经放大器传递给电液伺服阀,当给定力值的电压信号Ur不等于力传感器反馈回来的电压信号Uf时,液压缸产生力Fg控制的目的就是使液压缸产生的力的信号尽可能达到所给定的力值信号ur等于uf由于力传感器的刚度远远大于负载的刚度,所以这是一个单自由度的力控制系统.
xPC实时系统的半物理仿真实验台如图3所示.电液力伺服系统作为硬件放置在模拟仿真回路,系统控制由计算机实现,PC机作为宿主机用于运行仿真、设计和发现目标应用程序,研华工控机作为目标机用于运行所生成的控制程序代码,并通过以太网LAN连接来实现和宿主机的通信.
本系统选用研华PCL818HD多用途卡完成数据采集（A/D）和数据输出（D/A）,其中板卡的输入通道数6为力信号,基地址为300h,采样时间为0.001s,力传感器的取值范围为-5V～+5V,其对应的实际值是-5000N～+5000N.
考虑到系统的时变性和干扰性,进行了多组试验,为了达到xPC实时目标,在实时运行目标应用程序时,可以通过改变输入正弦信号的振幅和频率以及改变输入阶跃信号的时间和步长值来调整实验参数,这样输出信号就会立即发生相应的变化,多组输入输出数据就可以通过xPC实时系统在线获得.
2.复合模糊PID控制器的设计
电液力伺服系统有如下几个特点：第一,有一些不确定的参数,比如油液体积弹性模量和伺服阀的流量增益等；第二,负载质量和刚度会随着工作环境和条件的变化而改变.特别是当负载刚度变化很大的时候,不仅严重影响系统本身的动态特性和静态特性,还影响到控制性能.
因此迫切需要设计一种对系统参数变化适应性强的控制方法.这种控制器如图5所示.由图可知,这种复合型控制器由一个经典的PID控制器和一个带有自调整修正因子的模糊控制器组成.这个控制器在力值远离目标值时用模糊控制器来控制系统,而当力值在目标力值附近时用PID控制器来控制系统.使用经典PID控制方法是为了消除系统的稳态误差,而使用模糊切换方法是为了避免由于两种控制方法之间切换时所造成的不良扰动,为了提高系统的动态特性,添加了前馈校正.
模糊控制理论包括模糊化、基于专家经验的模糊规则库、模糊推理和清晰化,模糊控制规则的自调整是提高控制器性能的关键因素,本次研究使用了带有修正因子的模糊数模型来在线自动调整模糊控制的规则,模糊输入变量（误差E和误差变化率EC）采用三角形隶属度函数,如图6所示,其中
由于修正因子α能直接反映误差（E）和误差变化（EC）的加权程度,在控制过程中忠实地反应了操作者的思维特点,因此,在线调整控制规则的主要任务就转化为调整修正因子α的值,根据专家经验和控制工程知识,自调整修正因子的模糊数模型如表1所示,为了最终消除量化误差和调节死区,在自调整修正因子的模糊数模型中应用插值法来改进控制规则.
结论：关于对不知道怎么写伺服系统论文范文课题研究的大学硕士、相关本科毕业论文plc和伺服系统的关系论文开题报告范文和文献综述及职称论文的作为参考文献资料下载。
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