浅析模糊pid的液压舵机伺服系统动态仿真

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1、2011年9月机床与液压Sep．2011第39卷第17期MACHINET00L&HYDRAULICSVo1．39No．17DOI：10．3969／j．issn．1001．一3881．2011．17．037基于模糊PID的液压舵机伺服系统动态仿真周伟，王平军，武卫(空军工程大学工程学院，陕西西安710038)摘要：建立液压舵机伺服系统的数学模型，设计模糊PID控制器，运用Simulink对系统模型进行仿真。仿真结果表明：模糊PID控制与PID控制、P控制相比，具有更好的快速性和抗干扰能力。关键词：液压舵机；模糊PID；系统仿真中图分类号：TP273+．4

2、文献标识码：A文章编号：1001—3881(2011)17—119—3DynamicSimulationforHydraulicActuaterServoSystembyFuzzyPIDZHOUWei．WANGPingjun．WUWei(TheEngineeringCollegeoftheAirForceEngineeringUniversity，Xi’anShaanxi710038，China)Abstract：Themodelofhydraulicaetuaterservosystemwas~undedandthefuzzyPIDcontrolle

3、rwasdesigned．ThedynamicsimulationofthemodelwascarriedoutbySimulink．TheresultofthesimuliationindicatesthatthefuzzyPIDhasbettercapabilitythanPIDcontrolandPcontrolinspeedinessandanti-jamming．Keywords：Hydraulicactuater；FuzzyPID；Silmulationofsystem舵机是飞机自动驾驶仪中的执行机构。其功用是按照放大器发出的控制信号，以一

4、定的输出速度和输出力去推动飞机的舵面。舵机伺服系统中存在大量的非线性因素，因此很难建立舵机伺服系统的精确模型。而模糊控制不依赖于对象的数学模型，通过对模图1液压舵机伺服系统的结构方块图图中：为外回路伺服放大器增益，为内回糊信息的处理可以完成对复杂对象良好的控制，具有路伺服放大器增益，为电液伺服阀，为舵机作良好的鲁棒性和稳定性等优点。但是模糊控制不动筒传递函数，为综合摇臂传动比，K为平板阀具有积分环节，在运行时存在着稳态误差，因此难以开度梯度，为平板阀流量增益，．为大作动筒传达到较高的控制精度。而且，对于液压舵机伺服系递函数，，为内回路反馈传感器解调放大

5、系数，统，常规的PID控制往往难以取得令人满意的效果，为校正传感器对内回路的影响系数，为内回路反需要对PID参数进行整定才能获得最佳的控制效果。馈传感器输出梯度，为大作动筒反馈传感器解调作者针对舵机伺服控制系统控制性能的要求，将模糊放大系数，为大作动筒反馈传感器输出梯度。控制和PID控制结合起来，提出舵机伺服系统的模糊(1)电液伺服阀传递函数PID控制，通过模糊规则来实现PID参数的在线自适对于液压舵机来说，其工作频率一般都是20Hz应调整，最终利用Simulink完成舵机伺服控制系统的以下的低频段，可以用惯性环节来表示伺服阀的动态计算机仿真。响应。故

6、而可得电液伺服阀的传递函数为：1液压舵机伺服系统数学模型和方块图的建立某型飞机整个液压舵机伺服系统可以简单地看成一9eg(s)TQsvs+1由两级伺服放大器、小舵机(包括电液伺服阀、小查找有关技术手册得到电液伺服阀的流量增益舵机作动筒)、小舵机反馈传感器、小舵机反馈传感KQ=2333mm／S／mA，电液伺服阀的时间常数器解调器、液压作动筒、液压作动筒反馈传感器、液=0．00245s，由此得到电液伺服阀的传递函数：压作动筒反馈传感器解调器组成的两级闭环控制系统。在此基础上可以得到如图1所示的液压舵机伺服缶=(2)系统结构方块图。(2)作动筒传递函数收稿日

7、期：2010—07—19作者简介：周伟(1987一)，男，硕士研究生，研究方向为流体传动与控制。E—mail：aleuzhw@126．om。·120·机床与液压第39卷设Q为输入作动筒的流量，A为作动筒的面积，为活塞的位移，则根据流量平衡可得动作筒的传递函数为：‘1AVtD$t2+＼2EAs十警—A-sS+’1)／l(3)＼式中：K为总弹性系数(cm／kg·s)；由于很二凸Atv小，可以忽略不计。另外，查找有关技术手册知舵机活塞的有效面积A．=97．34mm，作动筒活塞有效面积A=3570mm，舵机活塞的总质量m=2．52kg，总的泄漏系数Ko=0．6

8、。由上可得到小舵机作动筒的传递函数：1(s)丽(4)液压作动筒的传递函数：囊幽霹隧1—丽(5)