工程机械电液比例阀控制系统模糊PID控制器研究

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1、2010年7月机床与液压Ju1．2010第38卷第13期MACHINET0OL＆HYDRAULICSVol_38No．13DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2010．13．016工程机械电液比例阀控制系统模糊PID控制器研究黄银萍，唐志勇(北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院，北京100081)摘要：把传统线性PID控制和模糊控制结合起来，可使系统的控制性能得到提高，是一种很实用的控制方法。设计两个模糊PID控制器：一个基于误差驱动的增益调整型模糊PID，即模糊自适应整定PID控制器；一个基于生物免疫原理的模糊PID，即模糊免疫PID控制器。以简单

2、阀控马达位置控制系统为控制对象，利用MATLAB创建系统模型，用设计的两模糊控制器控制该系统得出响应曲线。仿真结果表明：两模糊PID控制器均比传统PID的控制性能好，无超调、无振荡、无静差；模糊自适应整定PID控制器鲁棒性较强；模糊免疫PID控制器跟踪设定值的性能较好。关键词：模糊PID控制器；自适应；生物免疫原理；MATLAB中图分类号：TG111文献标识码：A文章编号：1001—3881(2010)13—052—3ResearchonFuzzyPIDControllerforElectro-hydraulicProportionalValveinConstructionM

3、achineryHUANGYinping．TANGZhiyong(SchoolofAutomationScienceandElectricalEngineering，BeihangUniversity，Beijing100081，China)Abstract：ThecombinationofthetraditionalPIDcontrolandfuzzycontrolCanimprovethecontrolperformance．Itwillbeapracticalmethod．Twofuzzycontrollers，namelythefuzzygainschedulingP

4、IDcontroller(FGSC)，thefuzzyimmunePIDcontroller(FIC)weredesigned．Takingsimplevalve—controlledmotorpositioncontrolsystemasthecontrolobject，thesimulationmodelWases。tablishedusingMATLAB．Theresponsecurvesofthissystemweregotwhichcontrolledbythetwofuzzycontrollers．Thesimulationresultsshowthatthetw

5、ofuzzy—PIDcontrollershavebettercontrolperformancecomparingwiththetraditionalPIDcontroller，asthereisnoovershoot，nooscil1ationandnostaticerror．TheFGSCcontrollerhasbetterrobustness，whiletheFIChasabettercapabilityoffollowingsetpoint．Keywords：FuzzyPIDcontrollers；Serf-adaptation；Immune；MATLAB在液压传

6、动和控制技术发展的过程中，电液比例比这两种控制器的控制性能。控制是电液伺服控制之后的一个新的研究分支，且应1阀控马达速度控制系统数学模型用日益广泛。电液比例控制的核心是比例阀，电液比1．1电液比例阀传递函数例阀是介于开关型的液压阀与伺服阀之间的一种液压比例阀传递函数为元件。Gv(孕Kq电液比例阀控制系统是复杂的非线性高阶系统，依靠常规PID控制难以取得很好的控制效果。而将模∞：c￡，糊控制和PID控制相结合是一种优化液压系统控制性式中：Q(s)为电液比例阀在稳态工作点附近流量能的有效方法。这种控制系统一方面可使PID控制器(m／s)；具有模糊控制的智能，另一方面可使模糊控制具

7、有确为电液比例阀在稳态工作点附近流量增益定的控制结构，从而使所设计的控制器具有两种控制(m／s·A)(控制阀输出流量与输入电流之比)；的优点。09为电液比例阀的等效无阻尼自振频率作者设计了两个模糊PID控制器：(1)一个基(racL／s)；于误差驱动的增益调整型模糊PID，也即模糊自适应为电液比例阀的等效阻尼系数，无量纲；整定PID控制器；(2)一个基于生物免疫原理的模s为拉普拉斯算子。糊PID，也即模糊免疫PID控制器。利用MATLAB软1．2阀控液压马达动力机构传递函数件创建了系统模型，以简单阀控马