基于分数阶控制的液压加载系统设计与仿真

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1、上海理工大学学报第37卷第6期J．UniversityofShanghaiforScienceandTechnologyVo1．37No．62015文章编号：1007—6735(2015)06—0589—05DOI：10．13255·／J．enki．jusst．2015．06．015基于分数阶控制的液压加载系统设计与仿真麦云飞，童骏民(上海理工大学机械工程学院，上海200093)摘要：针对车辆转向系统的液压力加载测试系统，建立传递函数模型．用时间乘以误差绝对值积分的I性能指标作为评价准则，通过Matlab计算出适用于系统的最优PID控制器控制参数．使用F0

2、MC0N工具包创建分数阶PI控制器．对积分和微分环节选取分数阶参数阶次和，通过调节微分和积分环节的阶次观察对分数阶控制器的影响．通过控制性能对比，发现阶次取值在0"--1范围内，积分阶次对响应的影响要比微分阶次的影响更大．固定最优PID参数，求得和最优值．仿真表明，其精度满足技术要求，分析系统伯德图可知系统工作稳定，冗余储备高．关键词：液压控制；分数阶PID；最优PID中图分类号：TP273文献标志码：ADesignandSimulationofaHydraulicLoadingSystemwithFractiona1．OrderControllerMAI

3、Yunfei，_『．0NGJunmin(SchoolofMechanicalEngineering，UniversityofShanghaiforScienceandTechnology，Shanghai200093，China)Abstract：Thetransferfunctionmodelofahydraulicloadingtestingsystemforautomotivesteeringsystemwasbuilt．Usingthecharacteristicindexoftheintegrationofabsolutedifference．I

4、TAEtimesthetimeasanassessmentcriterion，theoptimalPIDcontrollerparameterswerecalculatedwiththehelpofMatlab．Thefractiona1．orderPIDcontrollerwasdesignedandbuiltbyusingtheF0MC0Ntoolbox．Thefractionalorderandwerepicked，andbothfactorswerevariedindividuallytoseetheinfluencetothecontroleff

5、ects．Intherangeof0～1，thefactorhasbiggerinfluencethanthefactor．FixingtheoptimalparametersofPID，theoptimalfractionalorderfactorsweredetermined．Thesimulationshowsthecontrollermeetsthetechnicalrequirement，andontheBodediagramitcanbeseenthatthesystemiSstable．Keywords：rauliccontroZ；fract

6、iona1．order呦；optimaZP转向器疲劳试验台是用于模拟汽车转向时，所液力控制系统，承载对象主动运动，力指令信号为实受地面摩擦等负载的模拟加载平台．测试台通过在现运动负载的函数，加载系统在跟随其运动的同时实验条件下再现转向器所受负载，考核汽车转向系进行加载．系统需要同时控制承载对象和模拟负统的性能指标和使用疲劳寿命．本系统是被动式电载，同时要实现力信号的曲线加载．收稿日期：2014—05—16基金项目：上海市自然科学基金资助项目(12ZR1420700)第一作者：麦~；-E(1962一)，男，副教授．研究方向：精密检测及控制．E-mail：m2

7、OO5sh@163．com590上海理工大学学报2015年第37卷传统的PID控制器是工业控制中最常用的，而检测并转换成电压信号，与伺服控制器的输入电压将分数阶控制理论和PID控制器整定理论相结合，信号比较，修正误差．图1左侧是转向系统，质量这是一个新的研究方向．PodlubnyE2l在1999年提出合并简化为轴向方向的一个质量Ⅲ，通过齿轮齿条了分数阶PID控制器，记为PI，其中添加了积分传递至转向管柱；左上是一个阀控液压马达，通过输和微分的阶次和作为两个可调参数，当和入信号，控制液压马达运动．取0或1时，是特定情况的传统PID控制器．分数阶控制点的意义是

8、对经典的整数阶PID控制的扩展，平面上任意点都可以选取，使得结构更