基于模糊PID的負載敏感系統(tǒng)運動控制方法研究.pdf

1、隨著科學技術(shù)的發(fā)展,負載敏感技術(shù)由于高效和節(jié)能的優(yōu)勢,在車輛、工程機械和礦山機械等行業(yè)中得到了廣泛的應用。負載敏感控制系統(tǒng)是最近發(fā)展起來的一種無關(guān)于負載的液壓系統(tǒng),可以很好地解決液壓系統(tǒng)的輸出特性與負載特性相適應的問題,增強系統(tǒng)的負載自適應能力,提高能量利用率。但它屬于非線性不確定系統(tǒng),有參數(shù)時變、擾動大、難以精確建模的特點。它的這些特點對系統(tǒng)的影響不容忽視,會影響到系統(tǒng)的穩(wěn)定性、動態(tài)特性及精度。因此,選擇合適的控制方法對實現(xiàn)負載敏感系

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)計方法,它有控制算法結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠性好的優(yōu)點,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,面對工業(yè)對象普遍存在非線性、時變性和不確定性等因素,它不能動靜態(tài)性能兼顧,PID控制器參數(shù)往往整定不良甚至根本無法整定,對運行環(huán)境的適應性也較差。
　　二十世紀晚期興起的模糊控制針對這種

3、復雜的、不確定的系統(tǒng)處理能力強,控制性能好。它是智能控制算法的一個重要分支,利用專家的控制經(jīng)驗編程的控制規(guī)則對系統(tǒng)進行控制,不依賴精確的模型,算法靈活,特別適用于控制非線性、大滯后、時變又難以建立精確數(shù)學模型的系統(tǒng)。但模糊控制算法卻也有控制精度不高的缺點。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,不依賴精確模型的優(yōu)點,又繼承了傳統(tǒng)PID控制算法控制精度高的優(yōu)勢,二者互補,實現(xiàn)了系統(tǒng)智能控制,達到了良好的控制效

4、果。
　　本文根據(jù)液壓實驗室四自由度液壓機械手的負載敏感控制系統(tǒng)實際參數(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)計出負載敏感系統(tǒng)模糊PID控制器。在控制仿真軟件MATLAB/Simulink平臺上分別建立系統(tǒng)的模糊PID控制器和PID控制器模型進行仿真,比較PID控制與模糊PID控制下負載敏感系統(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)有響應速度快、上升時間短、無滯后、超調(diào)小、抗擾動性強的

5、特點。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,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,在液壓實驗室四自由度負載敏感液壓機械手模擬實驗臺上建立實驗系統(tǒng),利用西門子S7-300PLC編程PID控制器和模糊PID控制器對負載敏感液壓系統(tǒng)進行控制,比較PID控制器和模糊PID控制器的效果,分析控制過程中控制參數(shù)對控制結(jié)果的影響。實驗效果令人滿意。實時