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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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基于模糊PID控制器的控制方法研究

基于模糊PID控制器的控制方法研究

同时，可以考虑将其他先进的控制算法如神经网络、滑模控制等与模糊PID控 制相结合，以提高控制系统的综合性能。
此外，为了更好地应对复杂多变的实际情况，可以对控制系统进行在线调整和 优化。例如，通过实时监测水温及其变化趋势，自适应调整模糊PID控制器的 参数，以适应不同的工况条件。这样的自适应控制策略能够使控制系统更加智 能化，提高其应对各种复杂情况的能力。
2、易于实现智能化。模糊控制器可以通过模糊规则和隶属度函数对人类的控 制经验进行模拟，从而实现智能化控制。
3、易于实现自适应控制。模糊控制器可以根据被控对象的变化自动调整模糊 规则和隶属度函数，从而适应不同的被控对象和工况条件。
参考内容
一、引言
在控制系统中，PID控制器是一种广泛使用的调节器，其通过比例、积分和微 分三个环节对系统输出进行调节，以达到对系统性能的优化。然而，传统的 PID控制器设计方法往往需要根据经验或者实验调整其参数，而且对于一些复 杂的系统，其参数调整可能会非常困难。为了解决这个问题，我们提出了一种 基于模糊控制理论的PID控制器设计方法。
二、模糊控制理论
模糊控制理论是一种基于模糊集合论和模糊推理的控制理论。它通过将输入变 量模糊化，将精确的输入变量转化为模糊变量，然后通过模糊推理得到输出变 量的模糊值，最后再通过反模糊化得到精确的输出值。这种控制方法能够处理 不确定性和非线性的问题，因此在许多领域得到了广泛的应用。
三、基于模糊控制理论的PID控 制器设计
基于模糊PID控制器的控制方 法研究
基本内容
本次演示旨在探讨模糊PID控制器在控制方法中的应用与研究。首先，我们将 简要介绍PID控制方法的基本原理和应用，然后分析模糊控制器相较于传统 PID控制器的优势。接下来，我们将通过一个具体的工业控制案例来研究模糊 控制器的应用效果及优缺点。最后，对本次演示的主要观点和结论进行总结， 并展望未来基于模糊控制器的控制方法的发展前景。

模糊pid控制 开题报告

模糊pid控制 开题报告

模糊pid控制开题报告模糊PID控制开题报告一、研究背景PID控制是一种经典的控制方法，广泛应用于工业自动化领域。

然而，在某些复杂的系统中，PID控制器的参数调节和系统响应往往面临挑战。

为了解决这一问题，模糊PID控制应运而生。

模糊PID控制是将模糊逻辑与PID控制相结合，通过模糊化输入和输出，以及模糊规则的设计，实现对复杂系统的精确控制。

本文旨在探讨模糊PID控制的原理和应用。

二、研究目的本研究的目的是探究模糊PID控制的原理和应用，并通过实验验证其控制效果。

通过对比传统PID控制和模糊PID控制的性能差异，分析模糊PID控制在复杂系统中的优势和适用性。

同时，本研究还将针对模糊PID控制的参数调节进行优化，以提高控制系统的稳定性和响应速度。

三、研究内容1. 模糊PID控制的基本原理介绍模糊PID控制的基本概念和理论基础，包括模糊化、模糊规则的设计和解模糊等关键步骤。

通过数学模型和图表的形式，详细说明模糊PID控制的工作原理。

2. 模糊PID控制的应用案例选取一个具体的应用案例，如温度控制或机器人运动控制，通过实验验证模糊PID控制的效果。

比较传统PID控制和模糊PID控制在系统响应速度、稳定性和鲁棒性等方面的差异，分析模糊PID控制的优势。

3. 模糊PID控制参数调节的优化方法针对模糊PID控制中参数调节的问题，提出一种优化方法。

该方法可以通过自适应调节策略或基于遗传算法的优化算法，自动调整模糊PID控制器的参数，以提高控制系统的性能。

四、研究方法本研究将采用实验研究和理论分析相结合的方法。

首先，通过搭建实验平台，选取一个具体的应用案例，进行传统PID控制和模糊PID控制的对比实验。

然后，根据实验数据，对比两种控制方法的性能差异。

同时，通过数学模型和理论分析，探讨模糊PID控制的原理和应用。

五、研究意义模糊PID控制作为一种新兴的控制方法，具有广阔的应用前景。

通过本研究，可以深入了解模糊PID控制的原理和应用，为工业自动化领域提供更加精确和稳定的控制方案。

电液比例加载系统的模糊PID控制策略的研究

电液比例加载系统的模糊PID控制策略的研究

电液比例加载系统的模糊PID控制策略的研究史勇;刘小勇;高翔;王晓暄;高泽斌【摘要】An electro-hydraulic proportional loading system adopts electro-hydraulic proportional relief valve or elec-tro-hydraulic proportional throttle valve to load on the hydraulic motor by changing the pressure value of the hydrau-lic motor at outlet. Facing the nonlinear and unstable characteristics of electro-hydraulic proportional relief valve in the loading experiment, this paper puts forward to the electro-hydraulic proportional relief valve loading system us-ing fuzzy-PID control strategy, and designs the fuzzy-PID controller, which can realize the online tuning of PID pa-rameters. The simulation shows that the fuzzy-PID control as a control method of electro-hydraulic proportion-al loading system is good based on MATLAB/Simulink.%电液比例加载系统是利用电液比例溢流阀或电液比例节流阀，通过改变二次元件出口处的压力值来最终实现对液压马达的加载。

基于模糊自适应PID算法的电液比例阀控马达转速的研究

基于模糊自适应PID算法的电液比例阀控马达转速的研究

基于 模 糊 自适 应 ＰＤ算 法 的 电液 比例 Ｉ 阀控马 达 转 速 的研 究
殷 雪艳 孙 路
（ 陕西 国防工 业职业技 术 学院 ， 陕西 西安 ７ ００ ） １３２ 摘 要： 把模糊 自适应 ＰＤ 方法应 用 于液压 马达的转 速控 制 ， 立 了比例 阀控 液压 马达 转 速的数 学 模型 。 Ｉ 建 设
式中
△ Ｌ＝ ｋＡ 一ｋ△ Ｌ Ｑ ｑｘ ｃ ｐ △Ｑ—— 负 载流量 变化
— —
依靠常规 ＰＤ控制难以取得很好的控制效果。而将模 Ｉ
糊 控制 和 ＰＤ控 制相 结合是 一种优 化液 压系 统控制性 Ｉ 能 的有效 方法 。这种 控制 系统一 方面 可使 ＰＤ控以接受电信号的指令 ， 连续地控制液压系统的 参数， 具有 响应快 、 本 低 等优 点 ， 工 业 实 际 中被 广 成 在 泛 使用 。
电液 比例 阀控 制 系统 是 复 杂 的非 线性 高 阶系 统 ，
１
比例 阀控液压马达 的数学模型
１ １ 电液 比例 阀的负载流 量方 程 ．
ＹＩ Ｘｕ ｙ ｎ，Ｓ Ｎ ｅ ａ ＵＮ Ｌｕ
（ ｈａ ｘ Ｉｓ ｔ ｅｏ ｅｈ ｏｏｙ Ｘ ｈ １３ ２， ＨＮＪ Ｓ ａｎｉ ｎｔｕ ｆ ｃｎ ｌ ， ｉｎ７ ０ ０ Ｃ ｉｔ Ｔ ｇ
Ａｂｓｒ ｃ ：Ｉ ｈ ｓｐ ｐ ｒ，ｕ ｉ ｇ ｔｅ Ｆｕ ｚ ｔ ａ ｔ ｎ ｔ ｉ ａ ｅ ｓｎ ｈ ｚ ｙ—ＰＩ ｍｅ ｈ ｄ ｏ ｙ ｒ ｕ ｉ ｔｒ ｓ ｅ ｄ ｃ ｎ ｒ ｌ ｈ ｒ ｐ ｒｉｎ ｌｖ ｖ Ｄ ｔ ｏ ｎ ｈ ｄ ａ ｌｃ ｍｏｏ ｐ ｅ ｏ ｔｏ ，ｔ ｅ ｐ ｏ ｏ ｔ ａ ａ ｅ ｏ ｌ
电动伺服放大器1接收靖i图7高中心车床刀架同步进给系统框图图8交流伺服电动机的速度电流波形在实际工程中为了保证各个主轴转速档都与原系统转速相同将光电编码器安装在原来安装自整角发送机的后轴上保证了整个编码器发出的控制脉冲与原来自整角发送机发出的指令一样

基于模糊PID控制器的控制方法研究_王述彦

基于模糊PID控制器的控制方法研究_王述彦

2011年第30卷1月第1期机械科学与技术Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering January Vol．302011No．1收稿日期：2009－06－16基金项目：教育部留学基金项目（0004-1005）资助作者简介：王述彦（1963－），副教授，博士研究生，研究方向为工程机械理论及设计，wangshuyan63@163．com 王述彦基于模糊PID 控制器的控制方法研究王述彦，师宇，冯忠绪（长安大学工程机械学院教育部“道路施工技术与装备”重点实验室，西安710061）摘要：为解决工程机械多功能试验台二次调节加载系统的控制问题，笔者简介了PID 控制和模糊控制的原理及特点，提出了模糊PID 控制器的模糊PID 自整定控制方法。

在模糊PID 控制器的设计中，分析了模糊PID 控制器的控制原理；确定了模糊语言变量和隶属函数；制定了模糊规则以及模糊推理和解模糊的方法。

最后，分别采用PID 控制和模糊PID 控制对试验台二次调节加载系统进行了仿真。

研究表明模糊PID 自整定控制具有良好的校正性能，改善了二次调节加载系统的动态响应，提高了控制效果。

关键词：PID 控制；模糊控制；模糊PID 控制器；二次调节；试验台；仿真中图分类号：TH122文献标识码：A 文章编号：1003-8728（2011）01-0166-07A Method for Controlling a Loading SystemBased on a Fuzzy PID ControllerWang Shuyan ，Shi Yu ，Feng Zhongxu（Ministry of Education Key Laboratory for Technology And Equipment of Highway Construction ，College of Construction Machinery ，Chang'an University ，Xi'an 710064）Abstract ：To control the loading system for secondary regulation of the multi-functional experimental bench of con-struction machinery ，we introdue the theory and characteristics of PID control and fuzzy control．We put forward a control method of fuzzy auto-tuning PID for a fuzzy PID controller．During the process of designing the controller ，we analyze the control theory of the fuzzy PID controller ，determine variables of fuzzy statements and sub-ordinative functions and stipulates the methods of fuzzy rules ，fuzzy reasoning and creates solutions of the fuzziness．Finally ，we make simulation of the loading system of secondary regulation of the bench in the method of PID control and fuzzy PID control．The result shows that the fuzzy auto-tuning PID control is a good control method with correcting ability and it improves the dynamic response of the loading system．Key words ：PID control ；fuzzy control ；fuzzy PID controller ；secondary regulation ；experimental bench ；simulation长安大学最新研制的工程机械多功能试验台可悬挂多种工程机械工作装置，用于研究工程机械牵引及加载性能，该试验台牵引（加载）液压系统采用了二次调节加载系统。

模糊PID方法用于液压比例阀的高精度定位控制

模糊PID方法用于液压比例阀的高精度定位控制

区间，需要设定不同的 ＰＤ参数 。本文利用模糊控制器被控对象的时滞 、非线性时变性具有 一定适应能 Ｉ 力的特点 ，采用模糊控制器使 比例 阀在不同工作区间 自适应调整 ＰＤ参数值 ，改进其控制效果。通过在 Ｉ
某重卷机组中对 自动上卷小车进行定位控制 ，比例阀输出平稳 ，定位精度高，动态响应快 ，误差小。
关键词 ：模 糊 ＰＤ；比例 阀 ；定位控制 ；绝对值编码器 Ｉ
中图 分 类 号 ：Ｔ １７ １ Ｈ ３ ．５ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１０ ０ １—１６ ２ １ ） １— ０ ４— ３ ９ Ｘ（０２ ０ ０ １ ０
Ｆｕ ｚ Ｄ ｅ ｈｏ ｆｈｉ ｈ－ ｃ ｕ ａ ｙ ｐ ｓｔｏ ｉ ｇ ｃ ｎ ｒ ｌｆ ｒ ｚ ｙ ＰＩ ｍ ｔ ｄ ｏ ｇ ａ ｃ ｒ ｃ ｏ ｉｉ ｎ ｎ ｏ ｔ ｏ ｏ ｈ ｄｒ ｕ ｉ ｏ ｏ ｔｏ ｌｖ ｌ ｅ ｙ ａ ｌｃ ｐｒ ｐ ｒ ｉ ｎａ ａ ｖ ｓ
１ 控制 原 理
在 比例 阀的控制 系 统 中 ，液压 站 为ห้องสมุดไป่ตู้比例 阀和
油缸 提供动力 ，电源模 块 为 比例 阀提供 电源 。控
对 比例 阀 的 定 位 控 制 精 度 的 要 求 也 越 来 越 高 ， 但使 用 较 高 控 制 精 度 的 比 例 阀 新 产 品 成 本 太
Ｌ ｉｎ， Ｌ Ｕ Ｗ ｅ— ａ ＩＪａ Ｉ ｉｍｉｏ， Ｘ ｈ ｎ －ｎ Ｓ Ｎ Ｙａ — ｅ ， Ｌ ｎ — ｅ Ｕ Ｃ ａ ｇａ ， Ｕ ｎ ｗ ｉ ＩＨｏ ｇｗ ｉ （ ｈｎ ｅｖ ａｈｎｒ Ｒ ｓａ ｈＩｓｔｔ Ｃ ． ｔ． ｉｕ７０ ３ Ｃ ｉ Ｈ ａｙＭ ｃｉｅ ｅｅｒ ｎｔｕ ｏ，Ｌｄ，Ｘ’ １０２，Ｃ ｉａ ａ ｙ ｃ ｉｅ ａ ｈｎ ）

一种新型电液比例阀的模糊控制研究

2008年第27卷12月第12期机械科学与技术M echanical Science and Technol ogy for A erospace Engineer i ng December Vo.l 272008No .12收稿日期:2007212219基金项目:国家863计划项目(2003AA430200)和教育部/新世纪优秀人才支持计划0项目(NCET 20520697)资助作者简介:朱建新(1965-),教授,博士生导师,研究方向为液压传动与控制,zji anx 2918@163.co m朱建新一种新型电液比例阀的模糊控制研究朱建新1,2,杨 翔1,梅勇兵1,何清华1,2(1中南大学机电工程学院,长沙 410083;2湖南山河智能机械股份有限公司,长沙 410100)摘 要:在介绍了国外一种基于双阀芯控制的新型电液比例阀的结构和工作原理的基础上,建立了该阀的数学模型,并指出了该阀在先导阀2主阀环节的传递函数与经典阀控对称液压缸的传递函数的不同。

应用Matlab /Si m uli n k 设计了Fuzz y 2PI D 双模模糊控制器,并对系统进行了仿真研究。

仿真结果表明采用Fuzz y 2PI D 双模模糊控制策略控制主阀芯是行之有效的。

关 键 词:电液比例阀;模糊控制;双阀芯;对称缸中图分类号:T H 137152 文献标识码:A 文章编号:100328728(2008)1221651204On Fuzzy Con trol of a Ne w Type of E lectro 2hydraulicP roporti onal Va lveZhu Ji anxi n 1,2,Yang X iang 1,M eiYongb i ng 1,H e Q i nghua1,2(1College ofM echanical and E lectr i ca l Engi neer i ng ,Centra l So uth Univers it y ,Changsha 410083;2Hunan Sunwa rd Inte lli gentM achi nery Co .,Lt d ,Changsha 410100)Abstr act :W e first i n troduced the structure and the working pri n ciple of a ne w type of electron ic 2hydraulic propor 2ti o na l valve wh ich is based on t w i n spool contro.l Then ,we estab lished the m athe matical model of the va l v e and poi n ted out the d iff erence bet w een the transf er f unction of p ilot va lve toma i n valve and the transf er f uncti o n of c las 2sica l valve contr ol sy mmetr y cyli n der .A f ter tha,t we desi g ned a dual 2mode f u zzy contr oller and si m ulated the sys 2te m i n Matlab /Si m uli n k sof t w are .The si m u lation result sho w tha t f uzzy 2PI D dualmode f uzz y contr ol strategy is f ea 2si b le and eff ecti v e f or th is valve .K ey w ord s :e l e ctr o 2hydrau lic proportional va l v e ;f uzz y contro;l t w i n spoo;l sy mmetry cyli n der 液压系统中的负载口独立控制技术是当今最前沿的研究热点,自从德国Back 教授在插装阀控制理论中引入了独立控制概念后[1,2],各国研究者都开始对独立调节原理和控制策略进行研究。

基于PLC的电液比例伺服系统模糊PID控制研究

Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｂｅ ｃ ａ ｕ ｓ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｌ ｉ ｍｉ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｏ ｆ ｔ ｒ ａ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ Ｐ Ｉ Ｄ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｌ ｅ ｒ ｆ ｏ ｒ ｓ ｅ ｒ ｖ ｏ ｈ ｙ ｄ ｒ ａ ｕ ｌ ｉ ｃ ｃ ｙ ｌ ｉ ｎ ｄ ｅ ｒ ｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｈ ａ ｄ ｌ ａ ｒ ｇ ｅ ｏ ｖ ｅ ｒ ｓ ｈ ｏ ｏ ｔ ，
Ｒ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｏ ｎ Ｆ ｕ ｚ ｚ ｙ ＰＩ Ｄ Ｃｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｆ ｏ ｒ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ０ ｈ ｙ ｄ ｒ ａ ｕ ｌ ｉ ｃ Ｐｒ ｏ ｐ ｏ ｒ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ Ｓ ｅ ｒ ｖ ｏ Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ Ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ Ｐ ＬＣ
Ｈｅ Ｆ ｅ ｉ Ａ ｎ ｈ ｕ ｉ ２ ３ ０ ０ ０ ９，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ：
２ ． Ｃ ｒ ａ ｗ ｌ ｅ ｒ Ｃ ｈ ａ ｓ ｓ ｉ ｓ Ｂ ｒ ａ ｎ ｃ ｈ ｏ ｆ Ｓ ｈ ａ ｎ ｔ ｕ ｉ Ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｒ ｙ Ｃ ｏ ． ，Ｌ ｔ ｄ ． ， Ｊ ｉ ｎ ｉ ｎ ｇ Ｓ ｈ ａ ｎ ｄ ｏ ｎ ｇ ２ ７ ２ ０ ０ ０，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
Ｚ ＨＡＮＧ Ｇｕ ｉ ，ＨＵ ＡＮＧ Ｊ ｉ ｎ ｇ ｈ ｕ ａ ，ＸＩ Ａ Ｙｏ ｎ ｇ ｓ ｈ ｅ ｎ ｇ
（ １ ＿ Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ ａ ｎ ｄ Ａ ｕ ｔ ｏ ｍ ｏ ｔ ｉ ｖ ｅ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ， Ｈ ｅ ｆ ｅ ｉ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ，

基于联合仿真的电液系统模糊PID控制研究


立模 型 。研 究 表 明 ： 合 仿 真模 型更 接 近 实 际 系 统 ， 糊 ＰＤ控 制 在 快 速 性 、 态 跟 踪 品 质 、 绕 动 性 和 控 制 精 度 等 方 面 均 具 有 良好 的 联 模 Ｉ 动 抗
性能。
关键 词 ： 电液 伺 服 ； 糊 控 制 ；Ｉ Ａ ｓ Ｓｍ ｌ ｋ 模 ＰＤ； ＭＥ ｉ ｉ ｕｉ ｍ； ｎ
Ｈｙ ａｕｉ ｓＰｎ ｕｍａ ｉｓ＆ Ｓ ａｓＮｏ６．０１ ｄｒ ｌｃ ｅ ｔｃ ｅ ｌ／ ． ２ ０
基 于联合仿真 的 电液 系统模糊 Ｐ 制研究 Ｉ Ｄ控
田 凡
摘
靳 宝全
程 珩
００ ２） ３０ ４
（ 原理 工大 学机 械 电子工 程研 究所 ， 太 太原
要 ： 对 电液 伺 服 系 统 的 非 线 性 、 动 、 数 时 变 的 特 点 ， 针 扰 参 采用 模 糊 ＰＤ 策 略 改 善 控 制 品 质 ， 用 联 合 仿 真代 替传 统 的传 递 函数 建 Ｉ 并
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｃ ｎ ｉ ｅｉ ｇ ｔ ｅ ｎ ｎ ｉｅ ｒ ａ ｄ ｐ ｒ ｍｅ ｅ ｓ ｖ ｒ ｂ ｌｙ ｏ ｅ ｅｅ ｔ ｈ ｄ ａ ｌ ｙ ｔｍ ， Ｐ Ｄ ｆ ｚ ｙ ｃ ｎ ｒ ｌｓ ｓｅ ｗａ ｕ ｏ ｗ ｒ ｓｒ ｃ ： ｏ ｓｄ ｒｎ ｈ ｏ ｌ ａ ｎ ａ ａ ｔ ｒ ａ ａ ｉ ｔ ｆｔ ｌｃｒ ｙ ｒ ｕ ｉ ｓ ｓｅ ａ Ｉ ｕ ｚ ｏ ｔ ｙ ｔ ｍ ｓ ｐ ｔｆ ｒ ａ ｄ ｎ ｉ ｉ ｈ ｏ ｃ ｏ ｔ ｍｐ ｏ ｅ ｔ ｅ ｑ ａ ｉ ｆ ｃ ｎ ｒ ｌ ｒ Ｉ ｔ ｉ ｐ ｐ ｒ Ｃ ｓｍｕ ａｉ ｎ ｉ ｕ ｅ ｏ ｉ ｓｅ ｄ ｏ ｏ ｔ ｌ ｉ ｇ ｗｉ ｈ ｃ ｕ ｌ ｓｔ ａｉ ｎ Ｔ ｅ ｏ ｉ ｒ ｖ ｈ ｕ ｌ ｙ ｏ ｏ ｔ ｌ ． ｎ ｈ ｓ ａ ｅ ， ｏ ｉ ｌ ｔ ｓ ｓ ｄ ｔ ｎ ｔａ ｆ ｒ ｉ ｉ ｎ ｔ ｔ ｅ ａ ｔａ ｉ ｔ ． ｈ ｔ ｏｅ ｏ ｆ ｓ ｎ ｈ ｕ ｏ

基于MATLAB的电液比例模糊PID控制研究


>
概述
随着国家环保政策的落实，与环保排放标准密切相关联的焦
液压缸内集成了带有 !$%&"’()*#! 总线协议的磁致式伸缩位移 传感器以测量运动位移， 并将以测量位移信号以高达 61+T?K Z F 的 数据传输速率传送至 !.= 系统， 由 !.= 系统转换成电信号输入到 比例阀电磁铁上， 控制比例调速阀中的节流口开度， 从而实现了油 缸推进速度的实时控制。另外因传感器的高分辨率，大大提高了 系统控制精度。取门装置电液比例控制系统原理如图 1 所示。
《电气自动化 》 1232 年第 41 卷 第 4 期
智能控制技术
!"#$%%&’$"# ()"#*)% +$,-"&./$0
基于 !"#$"% 的电液比例模糊 &’( 控制研究
大连重工・起重集团有限公司设计研究院 " 大连 # 摘 孙元华 要： 以大容积焦炉机械关键机构电液比列阀控制系统为研究对象， 针对被控对象非线性和时变性的特点， 应用模糊理论提出模糊 !"# 控 制策略， 设计了模糊 !"# 控制器， 使控制系统具备了实时性好、 响应速度快、 稳定性高、 超调小等特点， 较好的满足了控制要求。 关键词： 焦炉机械 电液比例阀 模糊 !"# 控制 !$%&"’()*#! +,-.,’ 仿真 / 中图分类号 0 -!123 4 5 3 / 文献标识码 0 ’ / 文章编号 0 6777*3889 : 1767 ; 73*7718*73
制效果优越性的基础， 同时也是系统优化的重要手段。 仿真控制模 型搭建， 首先第一步应根据各控制环节的数学模型确定传递函数。
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3
+
ζ 2 vs
( 1) +1
(m / s ・ A ) (控制阀输出流量与输入电流之比 ) ;
3
ωv 为 电 液 比 例 阀 的 等 效 无 阻 尼 自 振 频 率
( rad / s) ;
ζ v 为电液比例阀的等效阻尼系数 , 无量纲 ; s为拉普拉斯算子 。 112 阀控液压马达动力机构传递函数 ( 1 ) 电液比例阀的线性化流量方程
C tm为液压马达的总泄漏系数 (m /N・ s) , C tm = C im +
5
图 1 系统传递函数方框图
2 模糊 P I D 211 P I D 参数模糊自整定控制器 ( FGSC, Fuzzy [3] Gain Scheduling Controller)
(1) P I D 参数模糊自整定原理 PI D 参数模糊自
比这两种控制器的控制性能 。 1 阀控马达速度控制系统数学模型 111 电液比例阀传递函数 比例阀传递函数为
Gv ( s) = Q ( s) = 2 I ( s) s Kq
ωv ω2 v ( ) 式中 : Q s 为电 液比 例 阀在 稳态 工 作点 附 近流 量
( m / s) ;
Kq 为电液比例阀在稳态工作点附近流量增益
1 Cem (其中 C im 、 Cem分别为马达的内 、外泄漏 2
V t 为液压马达 、比例阀腔及连接管道总容积
系数 ) ;
(m ) ;
3
β e为工作油液的有效体积弹性模量 ( Pa ) 。 ( 3 ) 马达轴上的力矩平衡方程 液压动力元件的动态特性受负载特性的影响 。负 载力一般包括惯性力 、黏性阻尼力 、弹性力和任意外 负载力 。作者忽略静摩擦 、库仑摩擦等非线性力和油 液的质量 , 根据牛顿第二定律可得马达与负载的力矩 平衡方程为 2 θ dθ d m m θ ( 4) Dm pL = J t +G m + TL 2 + Bm
在液压传动和控制技术发展的过程中 , 电液比例 控制是电液伺服控制之后的一个新的研究分支 , 且应 用日益广泛 。电液比例控制的核心是比例阀 , 电液比 例阀是介于开关型的液压阀与伺服阀之间的一种液压 元件 。 电液比例阀控制系统是复杂的非线性高阶系统 , 依靠常规 P I D 控制难以取得很好的控制效果 。而将模 糊控制和 P I D 控制相结合是一种优化液压系统控制性 能的有效方法 。这种控制系统一方面可使 P I D 控制器 具有模糊控制的智能 , 另一方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 [1 ] 的优点 。 作者设计了两个模糊 P I D 控制器 : ( 1 ) 一个基 于误差驱动的增益调整型模糊 P I D , 也即模糊自适应 整定 P I D 控制器 ; ( 2 ) 一个基于生物免疫原理的模 糊 PI D , 也即模糊免疫 P I D 控制器 。利用 MATLAB 软 件创建了系统模型 , 以简单阀控马达位置控制系统为 控制对象 , 将设计的两模糊控制器应用其中 , 分析对
5
整个系统输入为电流 , 输出为位移 , 其数学模型 如图 1 所示 。
液压马达的负载流量由 3 部分组成 : 马达转动所 需流量 Q 1 、马达内外泄漏损失流量 Q 2 及因油液压缩 产生的附加流量 Q 3 。故方程式应为 θ d V t d pL m ( 3) qL = Dm + + C tm pL β dt 4 e dt 3 式中 : Dm 为液压马达的弧度排量 ( m / rad ) ; θ ( rad ) ; m 为液压马达角位移
机床与液压
第 38 卷
PB Z Z PS PM PB PB PB
qL = Kq xv - Kc pL
[2]
( 2)
收稿日期 : 2010 - 04 - 22 作者简介 : 黄银萍 ( 1986 —) , 女 , 硕士研究生 。电话 : 13401168821, E - mail: scarletthit2008@ yahoo1 cn。
第 13 期
黄银萍 等 : 工程机械电液比例阀控制系统模糊 P I D 控制器研究 Kce Dm
Dm PL ( s) = ( J t s + B m s + G )θ m ( s) + TL ( s)
消去中间变量 , 且在工程上 , 忽然弹性负载时 , 执行元件和被控对象视为一个积分和二阶环节的组合
1 /Dm Wh = 2 ζ 2 h s s 2 + s +1 ( 5)
ωh
ωh
式中 : ωh 为无阻尼液压固有频率 , ωh =
2010 年 7 月 第 38 卷 第 13 期
机床与液压
MACH I N E TOOL & HYDRAUL ICS
Jul12010 Vol138 No113
DO I: 10. 3969 / j1 issn11001 - 3881120101131016
工程机械电液比例阀控制系统模糊 P I D 控制器研究
2Dm
β 4 eD

2 m
V tJ t
=
PS PM PB
β e
VtJ
( rad / s) ;
・54・
ΔKi 模糊规则表 表 2
E NB NM NS Z PS PM PB EC NB NB NB NB NM NM Z Z NM NB NB NM NM NS Z Z NS NM NM NS NS Z PS PS Z NM NS NS Z PS PS PM PS NS NS Z PS PS PM PM PM Z Z PS PM PM PB PB
Abstract: The combination of the traditional P I D control and fuzzy control can i mp rove the control perfor mance. It will be a p ractical method. Two fuzzy controllers, namely the fuzzy gain scheduling P I D controller ( FGSC) , the fuzzy i mmune P I D controller (FI C) were designed. Taking simp le valve 2controlled motor position control system as the control object, the sim ulation model was es2 tablished using MATLAB. The response curves of this system were got which controlled by the two fuzzy controllers . no overshoot, no oscillation and no static error . follow ing set point . Keywords: Fuzzy P I D controllers; Self2adap tation; I mmune; MATLAB The sim ulation results show that the two fuzzy2P I D controllers have better control performance comparing with the traditional P I D controller, as there is The FGSC controller has better robustness, while the F I C has a better capability of
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 P I D 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 P I D 控制器 : 一个基于误差驱动的增益调整型模糊 P I D , 即模糊自适应整定 P I D 控制器 ; 一个基于生物免疫原理的 模糊 P I D , 即模糊免疫 P I D 控制器 。以简单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 P I D 控制器均比传统 P I D 的控制性能好 , 无超调 、无振荡 、 无静差 ; 模糊自适应整定 P I D 控制器鲁棒性较强 ; 模糊免疫 P I D 控制器跟踪设定值的性能较好 。 关键词 : 模糊 P I D 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 - 3
PB } 。
θ QL ( s) = C tm PL ( s) + Dm s m ( s) +
2
Vt
β 4 e
sPL ( s)
设计模糊控制器的控制规则如表 1 —3 示 。
ΔKp 模糊规则表 表 1
E NB NM NS Z EC NB PB PB PM PM PS PS Z NM PB PB PM PM PS Z Z NS PM PM PM PS Z NS NM Z PM PS PS Z NS NM NM PS PS PS Z NS NS NM NM PM Z Z NS NM NM NM NB PB Z NS NS NM NM NB NB
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β eJ t
Vt
3 式中 : qL 为电液比例阀的负载流量 ( m / s) ; xv 为比例阀阀芯位移 ( m ) ;
ζ h 为液压阻尼比 , ζ h =
, 无量纲 。
Kc 为比例阀流量 - 压力系数 ( m /N・ s) ; pL 为负载压力 ( Pa ) 。 ( 2 ) 液压马达的动态流量连续性方程