电液速度伺服系统模糊控制的研究

论文摘要

本文在对模糊控制进行初步理论研究的基础上,成功地将模糊控制理论应用于电液速度伺服系统,并得到了一些有用的结论。第二章对自动校直切断机原有的液压系统进行改进,设计了相应的电液速度伺服系统,并对该系统进行理论分析与建模。第三章对该电液速度伺服系统进行稳定性分析,采用PID控制策略来校正系统。其中PID控制参数的整定则使用试凑法和极点配置法;设计了数字PID控制。仿真研究证明,PID控制存在参数整定麻烦、鲁棒性能不好等缺点。第四章、第五章分别介绍了本文所应用的模糊数学的基本原理,模糊控制理论,包括模糊控制器的设计方法以及控制参数对系统控制性能的影响等。第六章应用模糊控制理论设计常规模糊控制器,常规模糊控制器虽然有较好的动态响应性能,但稳态精度较差。针对常规模糊控制器的不足,分析其原因,从不同的角度有针对性地对常规模糊控制器提出了改进措施。增量式模糊控制器在系统的输出端串接一级用以改善小信号特性的积分器;自调整因子模糊控制器能够根据系统误差和误差变化自动调整模糊控制器的控制规则;Fuzz—PID双模模糊控制器在大误差范围内采用模糊控制器,在小误差范围内采用PID控制,两种控制方式的切换是根据预先确定的误差阈值来控制的。通过对各种模糊控制器的控制性能进行分析与比较,得出各种模糊控制器的稳定条件和适用场合。研究中编制的PID参数整定、模糊控制算法以及仿真软件等程序,可为今后的科研和生产提供参考。系统分析与仿真所使用的工具是MATLAB应用软件程序包。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 电液伺服控制概述
• 1.1.1 电液伺服控制的发展
• 1.1.2 电液伺服控制策略
• 1.2 课题的研究内容及章义
• 1.2.1 课题的研究内容
• 1.2.2 课题的研究工具
• 1.2.3 课题的研究意义
• 2 电液速度伺服系统的设计
• 2.1 高速自动校直切断机系统
• 2.1.1 系统的组成
• 2.1.2 液压系统的原理及其工作过程
• 2.2 液压系统的改进
• 2.3 电液速度伺服系统的设计
• 2.3.1 电液伺服系统的设计内容
• 2.3.2 液压动力元件设计
• 2.3.3 各组成元件的传递函数
• 2.3.4 系统的传递函数
• 3 电液速度伺服系统的 PID 控制
• 3.1 电液速度伺服系统的校正
• 3.1.1 电液速度伺服系统的稳定性分析
• 3.1.2 电液速度伺服系统的校正
• 3.1.3 PID 控制策略介绍
• 3.2 P1D 控制参数的试凑法整定
• 3.3 PID 控制参数的极点配置法整定
• 3.4 数字PID 控制
• 4 模糊数学基础
• 4.1 模糊集合
• 4.1.1 普通集合
• 4.1.2 模糊集合的基本概念
• 4.1.3 模糊集的运算
• 4.2 模糊关系
• 4.2.1 模糊关系的定义
• 4.2.2 模糊矩阵
• 4.2.3 模糊关系的合成
• 4.3 模糊语言
• 4.3.1 模糊语言的定义
• 4.3.2 语言变量
• 4.4 模糊逻辑
• 4.4.1 模糊命题
• 4.4.2 模糊逻辑运算
• 4.5 模糊推理
• 4.5.1 模糊推理句
• 4.5.2 模糊条件旬
• 4.5.3 模糊推理
• 5 模糊控制理论
• 5.1 模糊控制系统
• 5.1.1 模糊控制系统的定义
• 5.1.2 模糊控制系统的原理
• 5.1.3 模糊控制系统的特点
• 5.1.4 模糊控制系统的分类
• 5.2 模糊控制器
• 5.2.1 量化因子——精确量的模糊化
• 5.2.2 语言变量的选取及论域上的模糊子集
• 5.2.3 建立模糊控制器的控制规则
• 5.2.4 输出信息的模糊判决
• 5.2.5 采样时间的选择
• 6 电液速度伺服系统的模糊控制
• 6.1 常规模糊控制器的设计
• 6.1.1 常规模糊控制器的设计要求
• 6.1.2 模糊控制器的结构设计
• 6.1.3 模糊控制规则的设计
• 6.1.4 精确量的模糊化与模糊量的精确化
• 6.1.5 总控制表的计算
• 6.2 常规模糊控制器的仿真
• 6.2.1 系统的SIMULINK 模型
• 6.2.2 系统仿真
• 6.2.3 仿真结果分析
• 6.3 模糊控制器的改进与仿真
• 6.3.1 增量式模糊控制器
• 6.3.2 带有自调整因子的模糊控制器
• 6.3.3 Fuzzy——PID 双模模糊控制器
• 7 结论
• 致谢
• 参考文献