0 引言

由于液压伺服系统的固有特性(如死区、泄漏、阻尼系数的时变性以及负载干扰的存在)，系统往往会呈现典型的不确定性和非线性特性。这类系统一般很难精确描述控制对象的传递函数或状态方程，而常规的pid控制又难以取得良好的控制效果。另外，单一的模糊控制虽不需要精确的数学模型，但是却极易在平衡点附近产生小振幅振荡，从而使整个控制系统不能拥有良好的动态品质。

本文针对这两种控制的优缺点并结合模糊控制技术，探讨了液压伺服系统的模糊自整定pid控制方法，同时利用matlab软件提供的simulink和fuzzy工具箱对液压伺服调节系统的模糊自整定pid控制系统进行仿真，并与常规pid控制进行了比较。此外，本文还尝试将控制系统通过单片机的数字化处理，并在电液伺服实验台上进行了测试，测试证明：该方法能使系统的结构简单化，操作灵活化，并可增强可靠性和适应性，提高控制精度和鲁棒性，特别容易实现非线性化控制。

1 模糊pid自整定控制器的设计

本控制系统主要完成数据采集、速度显示和速度控制等功能。其中智能模糊控制由单片机完成，并采用规则自整定pid控制算法进行过程控制。整个系统的核心是模糊控制器，at89c51单片机是控制器的主体模块。电液伺服系统输出的速度信号经传感器和a／d转换之后进入单片机，单片机则根据输入的各种命令，并通过模糊控制算法计算控制量，然后将输出信号通过d／a转换送给液压伺服系统，从而控制系统的速度。该模糊控制器的硬件框图如图1所示。

模糊控制器的主程序包括初始化、键盘管理及控制模块和显示模块的调用等。温度信号的采集、标度变换、控制算法以及速度显示等功能的实现可由各子程序完成。软件的主要流程是：利用at89c51单片机调a／d转换、标度转换模块以得到速度的反馈信号，然后根据偏差和偏差的变化率计算输入量，再由模糊pid自整定控制算法得出输出控制量。启动、停止可通过键盘并利用外部中断产生，有按键输入则调用中断服务程序。该程序的流程图如图2所示。
2 模糊控制器算法研究

采用模糊pid自整定控制的目的是使控制器能够根据实际情况调整比例系数kp、积分系数ki和微分系数kd，以达到调节作用的实时最优。该电液伺服系统的fuzzy自整定pid控制系统结构如图3所示。

为了简化运算和满足实时性要求，即该调节系统的基本控制仍为pid控制，但使pid调节参数由模糊自整定控制器根据偏差e和偏差变化率ec进行自动调整，同时把模糊自整定控制器的模糊部分按kp、ki和kd分成3部分，分别由相应的子推理器来实现。

2.1 输入值的模糊化

模糊自整定pid控制器是在fuzzy集的论域中进行讨论和计算的，因而首先要将输入变量变换到相应的论域，并将输人数据转换成合适的语言值，也就是要对输入量进行模糊化。结合本液压伺服系统的特性，这里选择模糊变量的模糊集隶属函数为正态分布，具体分布如图4所示。根据该规则可把实际误差e、误差变化率ec(de／dt)对应的语言变量e、ec表示成模糊量。e、ec的基本论域为[-6，+6]，将其离散成13个等级即[-6，-5，-4，-3，-2，-1，0，+1，+2，+3，+4，+5，+6]。考虑到控制的精度要求，本设计将[-6，+6]分为负大[nb]、负中[nm]、负小[ns]、零[zo]、正小[ps]、正中[pm]、正大[pb]等7个语言变量，然后由e、ec隶属函数根据最大值法得出相应的模糊变量。

2.2 模糊控制规则表的建立

(1) kp控制规则设计

在pid控制器中，kp值的选取决定于系统的响应速度。增大kp能提高响应速度，减小稳态误差；但是，kp值过大会产生较大的超调，甚至使系统不稳定减小kp可以减小超调，提高稳定性，但kp过小会减慢响应速度，延长调节时间。因此，调节初期应适当取较大的kp值以提高响应速度，而在调节中期，kp则取较小值，以使系统具有较小的超调并保证一定的响应速度；而在调节过程后期再将kp值调到较大值来减小静差，提高控制精度。kp的控制规则如表1所列。

0 引言 由于液压伺服系统的固有特性(如死区、泄漏、阻尼系数的时变性以及负载干扰的存在)，系统往往会呈现典型的不确定性和非线性特性。这类系统一般很难精确描述控制对象的传递函数或状态方程，而常规的pid控制又难以取得良好的控制效果。另外，单一的模糊控制虽不需要精确的数学模型，但是却极易在平衡点附近产生小振幅振荡，从而使整个控制系统不能拥有良好的动态品质。 本文针对这两种控制的优缺点并结合模糊控制技术，探讨了液压伺服系统的模糊自整定pid控制方法，同时利用matlab软件提供的simulink和fuzzy工具箱对液压伺服调节系统的模糊自整定pid控制系统进行仿真，并与常规pid控制进行了比较。此外，本文还尝试将控制系统通过单片机的数字化处理，并在电液伺服实验台上进行了测试，测试证明：该方法能使系统的结构简单化，操作灵活化，并可增强可靠性和适应性，提高控制精度和鲁棒性，特别容易实现非线性化控制。 1 模糊pid自整定控制器的设计 本控制系统主要完成数据采集、速度显示和速度控制等功能。其中智能模糊控制由单片机完成，并采用规则自整定pid控制算法进行过程控制。整个系统的核心是模糊控制器，at89c51单片机是控制器的主体模块。电液伺服系统输出的速度信号经传感器和a／d转换之后进入单片机，单片机则根据输入的各种命令，并通过模糊控制算法计算控制量，然后将输出信号通过d／a转换送给液压伺服系统，从而控制系统的速度。该模糊控制器的硬件框图如图1所示。 模糊控制器的主程序包括初始化、键盘管理及控制模块和显示模块的调用等。温度信号的采集、标度变换、控制算法以及速度显示等功能的实现可由各子程序完成。软件的主要流程是：利用at89c51单片机调a／d转换、标度转换模块以得到速度的反馈信号，然后根据偏差和偏差的变化率计算输入量，再由模糊pid自整定控制算法得出输出控制量。启动、停止可通过键盘并利用外部中断产生，有按键输入则调用中断服务程序。该程序的流程图如图2所示。 2 模糊控制器算法研究 采用模糊pid自整定控制的目的是使控制器能够根据实际情况调整比例系数kp、积分系数ki和微分系数kd，以达到调节作用的实时最优。该电液伺服系统的fuzzy自整定pid控制系统结构如图3所示。 为了简化运算和满足实时性要求，即该调节系统的基本控制仍为pid控制，但使pid调节参数由模糊自整定控制器根据偏差e和偏差变化率ec进行自动调整，同时把模糊自整定控制器的模糊部分按kp、ki和kd分成3部分，分别由相应的子推理器来实现。 2.1 输入值的模糊化 模糊自整定pid控制器是在fuzzy集的论域中进行讨论和计算的，因而首先要将输入变量变换到相应的论域，并将输人数据转换成合适的语言值，也就是要对输入量进行模糊化。结合本液压伺服系统的特性，这里选择模糊变量的模糊集隶属函数为正态分布，具体分布如图4所示。根据该规则可把实际误差e、误差变化率ec(de／dt)对应的语言变量e、ec表示成模糊量。e、ec的基本论域为[-6，+6]，将其离散成13个等级即[-6，-5，-4，-3，-2，-1，0，+1，+2，+3，+4，+5，+6]。考虑到控制的精度要求，本设计将[-6，+6]分为负大[nb]、负中[nm]、负小[ns]、零[zo]、正小[ps]、正中[pm]、正大[pb]等7个语言变量，然后由e、ec隶属函数根据最大值法得出相应的模糊变量。 2.2 模糊控制规则表的建立 (1) kp控制规则设计 在pid控制器中，kp值的选取决定于系统的响应速度。增大kp能提高响应速度，减小稳态误差；但是，kp值过大会产生较大的超调，甚至使系统不稳定减小kp可以减小超调，提高稳定性，但kp过小会减慢响应速度，延长调节时间。因此，调节初期应适当取较大的kp值以提高响应速度，而在调节中期，kp则取较小值，以使系统具有较小的超调并保证一定的响应速度；而在调节过程后期再将kp值调到较大值来减小静差，提高控制精度。kp的控制规则如表1所列。 上一篇：ST针对价格敏感应用推出低功耗触摸传感器 上一篇：无线传感器网络自身定位算法研究 相关技术资料 7-10神经运算处理芯片(Neural Processing Unit, NPU) 7-10​GB10 Grace Blackwell超级芯片应用分析 7-10飞行时间传感器X-NUCLEO-53L4A2 7-10​12GB LPDDR5芯片及6GB LPDDR5芯片应用探究 7-10​PowerEdge XE9712 服务器技术参数设计 7-10​动态随机存取存储芯片(DRAM)发展趋势 7-9​500亿颗晶体管​神玑NX9031芯片 7-9​全新第4代SiC MOSFET技术平台应用详解 7-9​最新 CRD-13DA12N-U2 13 kW HVAC 技术参数 7-9​新型顶部散热封装碳化硅MOSFET 7-9​通用型架构(GPU)和专用型架构(如ASIC)详解 7-9​新一代训推一体芯片曦云 C700 系列 相关IC型号 热门点击 AD590 集成电路温度传感器的特性测量与应 氧化物半导体甲烷敏感元件的研究进展 声表面波无源无线传感器研究 汽车空气质量传感器的最新进展及探讨 基于Labview的光纤传感器相位解调技术 Crossbow推出了新一代无线传感器网络研 安捷伦新型130万像素CMOS图像传感器大幅 Allegro推ACS714/ACS715汽 ADXL105 加速度传感器在车辆平顺性测试 Microchip两线式温度传感器最大误差值   推荐技术资料 滑雪绕桩机器人    本例是一款非常有趣，同时又有一定调试难度的玩法。EDE2116AB... [详细] 神经运算处理芯片(Neural Proces ​GB10 Grace Blac 飞行时间传感器X-NUCLEO-53L4A2 ​12GB LPDDR5芯片及6 ​PowerEdge XE971 ​动态随机存取存储芯片(DRAM 多媒体协处理器SM501在嵌入式系统中的应用 基于IEEE802.11b的EPA温度变送器 QUICCEngine新引擎推动IP网络革新 SoC面世八年后的产业机遇 MPC8xx系列处理器的嵌入式系统电源设计 dsPIC及其在交流变频调速中的应用研究 版权所有:51dzw.COM 深圳服务热线：13751165337  13692101218 粤ICP备09112631号-6(miitbeian.gov.cn) 公网安备44030402000607 深圳市碧威特网络技术有限公司 付款方式 把51电子网设为首页      把51电子网加入收藏夹      给51电子网投诉建议 关于我们| 会员收费标准| 广告服务| 招贤纳士| 付款方式| 友情链接| 网站地图| 联系我们| 免责声明| 库存上载：service@51dzw.com 　　 版权所有:51dzw.COM 粤ICP备09112631号-6(miitbeian.gov.cn) 服务热线(深圳)：13751165337 13692101218 传真：0755-83035052 投诉电话:0755-83030533  复制成功！