基于单神经元模糊自适应PID控制的电液位置伺服系统研究_论文

21 0  1年第 7期  液压与 气动  基 于 单 神 经 元 模 糊 自适 应 P D 控 制 的  I 电液 位 置 伺 服 系统 研 究  周龙 勇 , 光华 , 武 王 东 , 春 生  朱 Re e r h o   l cr — y r u i  o i o   e v   y t m  a e   s a c   n ee to h d a l p st n s r o s se b s d c i o   i g e n u o   u z   efa a t e P D  o to  n sn l  e r n f z y s l- d p i   I c n r l v ZHOU    g y n l on — o g,W U  a g h a,W ANG  n Gu n — u Do g,ZHU  un s e g Ch —h n   ( 解放军理 工大学 工程兵工程学院 , 江苏 南京 20 0 ) 10 7  摘 要: 由于 电液 位置伺 服 系统具有 非 线性 、 变性 等特 点 , 时 增加 了它的控 制难度 , 用常规 的 PD控制  采 I 方 法难 以满足 高精度 的控 制要 求 。为此设 计 了一种 具有 自适 应 、 自学 习功 能的 单神 经元 模糊 自适应 P D控  I 制 器。 实验表 明该控 制 器具有 较好 的鲁棒 性 , 证 了较 好 的静 、 态精 度 。 保 动   关键 词 : 电液位 置伺服 系统 ; 单神 经元 自适应 PD控制 ; I 模糊 控 制  中图分 类号 :P 7 文献标 识码 : 文章 编号 :0 04 5 ( 0 1 0 -0 1 3 T23 B 10 -8 8 2 1 )70 0 -   0 电液位 置伺服 系统 由于受 负载变 化 、 温度变化 、 机  械传动 的空 回 、 弹性 变形 以及 液 压元 件 本 身 的非 线 性  等因素 的影 响 , 得 它成 为 典 型 的非 线 性 时变 系 统 。 使   传 统的 PD控 制虽具有 结构 简单 , I 调整方 便 等特点 , 但  不 易在线 实时整定 参 数 , 非线 性 系 统 不 能取 得 很好  对 的控 制效果 。本 文采用 单神 经元模 糊 自适应 PD控 制  I 器对 电液位 置伺 服系统 进行控 制 。单 神 经元作 为构成  神经 网络 的基本 单位 , 具有 自学 习和 自适 应能力 , 它  将 图 1 阀控 液 压 马 达 位 置 伺 服 系统    伺服 阀 的传 递 函数可 表示 为二 阶振荡环 节 :   卜 意 09‘   S v — — 与 PD控 制结 合起 来 , 过 自学 习功 能 不 断修 正 PD I 通 I  控制参 数权重 , 自动寻求 系统最 优 的控制 品质 , 且在  并 W S V    式 中 :  — — 伺服 阀 的流量增 益  K W — — 伺服 阀 的固有频 率  。 伺 服 阀 的阻尼 比  此控 制过程 中 , 还将 根 据 系统 误 差 以及 误 差 变 化率 对  神经元 比例系数进行模糊调节 , 使系统具有更好的静、   动态性 能  卜引。   1 电液位 置伺 服 系统 模型    液 压 马达 传递 函数可 表示 为 :   阀控液 压 马达位 置伺 服系统 组成如 图 1 示 。其  所 工 作过程 为 : 由控制微 机根 据该 系统给 出 的 目标位 置 ,   计算 出当前 控制 信 号 , 过 D A转 换 后 , 递 到 伺 服  经 / 传 放 大器 中进 行放 大 , 服 放 大 器 的输 出 电流驱 动 电液  伺 G南   2 (   式 中 :  —— 马达排量  D W  —— 液 压 固有 频率  — — 伺服 阀 阀芯 移动 , 液压 源 通 过 电液 伺 服 阀带 动 液 压 马  达转 动 , 再经 减速 器 把 动力 传 到 负 载 。负载 的实 际 位  置经 过位置 传感器 反 馈 回控 制 微 机 中 , 构成 一 个 完 整  的闭环控制 系统 , 实现对 目标 位置 的跟踪 j 。   液压 阻尼 比  收稿 日期 :0 10 -1 2 1 -1   0 作者简介 : 周龙勇 (9 9 ) 男 , 17 一 , 江苏盐城人 , 在读博士 , 研究  方向 : 电一体化 。 机   伺服放 大器 、 减速 器 、 位置 传感 器均 为 比例 环节 。   2   2 控 制器 的设 计  液 压 与 气动  l   21 0 1年 第 7期  本 文采用单 神经 元模 糊 自适应 PD控 制 , I 控制 器  结构 如图 2所示 。实现 自适应 PD控制 的单神经 元是  I 一 0.  8 o.  6 个具 有 自学 习能力 的多输 入单输 出 的二 层 网络 。   04 .  0.  2 O   一 5  4 . 。 .  O l   3 4 5 3 2 1    2       图 3 隶 属 度 函 数  表 1 修 正  的模 糊 规 则 表  e   C e   NB  NB  PB  PB   NS   PB  PS   Z0  PS   P S  P S  PS   ZO  PB   Z0  NS   图 2 单神 经 元 模 糊 自适 应 P D 控 制 器 结构   I NS   本 文 中神 经元 的 3个输入 节点 分别为 :   ( )=e )一e k一1  k ( ( ) Z 0  P  S P  B P  S P  S Z   0 P  S Z   0 NS   Z   0 NS   NS   NS   NS   NB   N  S N   B N   B ( )=e k  k () ( )=e )一2

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