电液比例阀控系统模糊PID控制的研究

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1、$机床与液压%0##!1<)1=-&&"-电液比例阀控系统模糊$/-+控制的研究周恩涛!廖生行!牟!丹"东北大学机械工程与自动化学院!沈阳%%###"#摘要!本文针对电液比例阀控非对称缸系统位置控制实时性能差!系统具有较为严重时变性等特点提出了模糊$/-+控制策略"在对/-+控制的响应特性进行详细分析的基础上!应用模糊控制技术!提出并设计了模糊$/-+控制器!较好的满足了控制要求"仿真研究结果表明!本文提出的控制算法具有结构简单#实时性好#响应快等优点"关键词!比例阀$非对称缸$位置控制$模糊$/-+控制$仿真研究中图分类号!QZ%!O!!文献标识码!&!!文章编号!%##%$!??%"

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!!引言参数DE!D(!D."电液比例阀控系统广泛应用于精度要求较高的机械加工#冶金等行业"其传统的控制方式大多采用/-+控制技术!它具有简单#可靠#参数整定方便等优点"但由于液压系统受温度#负载等参数变化的影响较大!因而在控制性能要求高的场合往

5、往不能满足要求"其主要原因是电液比例系统在流体动力学及电磁转换方面具有特殊性!是复杂的非线性高阶系统!图%!模糊/-+控制器原理框图(")系统设计时要建立准确的数学模型比较困难"按系统的设定值要求!将=P=#=P>=和/-+/-+控制是用于过程控制的最有效策略之一!其参数D!D!D的模糊控制论域均定义为($!!E(.中积分作用可以减少稳态误差!微分作用可以提高响!)!等级间隔为3%D&*!!得到各个参数的论域为应速度"但另一方面积分作用容易导致积分饱和!使+$!!$0!$%!#!%!0!!,!并采用O种不同的系统超调量增大!微分作用对高频干扰特别敏感!甚模糊语言变量对其进行了描述!分别为

6、’64#6O#至导致系统失稳"/-+控制本质上属于线性!如何使63#<"#M3#MO#M4!对应含义为正大#正中#/-+控制能更好地应用于非线性系统的控制!并具有正小#零#负小#负中#负大"为了计算机处理和实较好的智能性!这是值得研究的问题"由于模糊控制现上的方便!输入偏差=P=#输入偏变化率=P>=具有一定智能性!且本质上属于非线性控制"因此!和输出的隶属函数均采用线性函数"利用N&Q,&Y可以预见!如果将基于规则的模糊控制用于/-+控设计模糊偏差=P=#=P>=和D!D!D的论域E(.制器的设计!一方面可使/-+控制器具有模糊控制对应的模糊语言变量的隶属函数如图0所示"的智能$另一方

7、面可使模糊控制具有确定的控制结(%)构!从而使所设计的控制器具有两种控制的优点"本文正是将这两种控制思想有机地结合起来!设计了一种基于规则校正的模糊/-+控制器!具有在线整定功能!并进行了仿真实验研究"同时为了体现模糊/-+控制器的优点!也设计了常规/-+控制器!两者进行了比较分析"图0各参数的隶属函数"!模糊/-+控制器设计模糊/-+参数整定所依据的专家规则如下’%%&模糊/-+控制器的原理框图如图%所示’调节前期!D适当加大!提