基于模糊PID的負(fù)載敏感系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制方法研究.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,負(fù)載敏感技術(shù)由于高效和節(jié)能的優(yōu)勢(shì),在車(chē)輛、工程機(jī)械和礦山機(jī)械等行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。負(fù)載敏感控制系統(tǒng)是最近發(fā)展起來(lái)的一種無(wú)關(guān)于負(fù)載的液壓系統(tǒng),可以很好地解決液壓系統(tǒng)的輸出特性與負(fù)載特性相適應(yīng)的問(wèn)題,增強(qiáng)系統(tǒng)的負(fù)載自適應(yīng)能力,提高能量利用率。但它屬于非線性不確定系統(tǒng),有參數(shù)時(shí)變、擾動(dòng)大、難以精確建模的特點(diǎn)。它的這些特點(diǎn)對(duì)系統(tǒng)的影響不容忽視,會(huì)影響到系統(tǒng)的穩(wěn)定性、動(dòng)態(tài)特性及精度。因此,選擇合適的控制方法對(duì)實(shí)現(xiàn)負(fù)載敏感系

2、統(tǒng)的良好控制十分重要。
　　常規(guī)的PID控制器至今仍是應(yīng)用最廣泛的、最基本的控制器。PID控制器有成熟的控制理論和分析設(shè)計(jì)方法,它有控制算法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠性好的優(yōu)點(diǎn),能夠比較有效地控制線性定常系統(tǒng)。但是PID控制器也有自身難以克服的缺點(diǎn),面對(duì)工業(yè)對(duì)象普遍存在非線性、時(shí)變性和不確定性等因素,它不能動(dòng)靜態(tài)性能兼顧,PID控制器參數(shù)往往整定不良甚至根本無(wú)法整定,對(duì)運(yùn)行環(huán)境的適應(yīng)性也較差。
　　二十世紀(jì)晚期興起的模糊控制針對(duì)這種

3、復(fù)雜的、不確定的系統(tǒng)處理能力強(qiáng),控制性能好。它是智能控制算法的一個(gè)重要分支,利用專(zhuān)家的控制經(jīng)驗(yàn)編程的控制規(guī)則對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制,不依賴(lài)精確的模型,算法靈活,特別適用于控制非線性、大滯后、時(shí)變又難以建立精確數(shù)學(xué)模型的系統(tǒng)。但模糊控制算法卻也有控制精度不高的缺點(diǎn)。因此,本文采用模糊PID控制算法,它既保持模糊控制算法的控制靈活快速,不依賴(lài)精確模型的優(yōu)點(diǎn),又繼承了傳統(tǒng)PID控制算法控制精度高的優(yōu)勢(shì),二者互補(bǔ),實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)智能控制,達(dá)到了良好的控制效

4、果。
　　本文根據(jù)液壓實(shí)驗(yàn)室四自由度液壓機(jī)械手的負(fù)載敏感控制系統(tǒng)實(shí)際參數(shù),確定了一組液壓油路的傳遞函數(shù)。闡述了模糊PID控制算法理論,并設(shè)計(jì)出負(fù)載敏感系統(tǒng)模糊PID控制器。在控制仿真軟件MATLAB/Simulink平臺(tái)上分別建立系統(tǒng)的模糊PID控制器和PID控制器模型進(jìn)行仿真,比較PID控制與模糊PID控制下負(fù)載敏感系統(tǒng)的控制效果,結(jié)果表明:模糊PID控制系統(tǒng)較PID控制系統(tǒng)有響應(yīng)速度快、上升時(shí)間短、無(wú)滯后、超調(diào)小、抗擾動(dòng)性強(qiáng)的

5、特點(diǎn)。而且模糊PID控制算法繼承了PID控制算法系統(tǒng)靜差小的優(yōu)點(diǎn),克服了模糊控制器控制粗糙和精度不高的不足。模糊PID控制器控制效果好,滿(mǎn)足系統(tǒng)控制性能需要。最后在仿真研究的基礎(chǔ)上,在液壓實(shí)驗(yàn)室四自由度負(fù)載敏感液壓機(jī)械手模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)上建立實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),利用西門(mén)子S7-300PLC編程PID控制器和模糊PID控制器對(duì)負(fù)載敏感液壓系統(tǒng)進(jìn)行控制,比較PID控制器和模糊PID控制器的效果,分析控制過(guò)程中控制參數(shù)對(duì)控制結(jié)果的影響。實(shí)驗(yàn)效果令人滿(mǎn)意。實(shí)時(shí)