模糊自适应控制在仿真转台的应用与研究

论文摘要

液压仿真转台系统是非线性时变系统,为获得更好的控制精度,引入模糊自适应PID控制和全论域规则自调整模糊控制（SARFC）对其进行控制研究。模糊白适应PID控制可以实现PID参数的在线自调整,既发挥模糊控制鲁棒性强、动态响应品质好、上升时间快、超调小的特点,又具有PID控制稳态精度高的优点。SARFC体现了按误差的大小自动调整误差对控制作用的权重,符合人在控制决策过程中的思维特点且易于实现其实时控制算法。因而,研究模糊自适应控制在液压仿真转台控制系统中的应用具有重要的意义。本论文的主要研究内:容是把模糊自适应控制策略引入到仿真转台电液位置伺服系统的控制中,分别利用模糊自适应PID控制技术和SARFC控制技术,以提高控制性能。文中首先对液压仿真转台系统的各个组成部分进行了必要的说明并进行了有关数学分析。其次就本课题涉及的模糊自适应控制基本理论进行了论述,在介绍模糊控制基本理论的基础上重点讲了模糊控制器的设计和模糊自适应控制方法。然后在给出仿真转台模糊自适应控制系统结构的基础上,详细设计了适用于本系统的模糊自适应PID控制器和SARFC控制器。最后,编制了转台控制系统的有关软件,分别实现了模糊自适应PID控制算法和SARFC控制算法。对模糊自适应PID控制和SARFC控制分别进行了实际的调试实验,实验结果表明,设计的模糊自适应PID控制器和SARFC控制器都完全适用于转台控制,且模糊自适应PID控制器的控制效果更好。与常规PID控制、模糊-PI复合控制实验结果的对比分析表明,模糊自适应PID控制器取得了更好的动、静态性能,提高了控制的精度,使系统有了更强的鲁棒性。此外,通过修改控制程序,加入给定修整量并结合纵摇跟踪曲线相对零位调零实验,解决了此前系统纵摇一直存在的主要由伺服阀调零不准确造成的纵摇跟踪曲线相对零位不对称,向下偏移较大的问题。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的目的和意义
• 1.2 仿真转台及其控制系统的发展
• 1.2.1 仿真转台的发展
• 1.2.2 仿真转台控制系统的发展
• 1.3 模糊自适应控制方法的发展
• 1.4 本文的主要研究内容
• 第2章 仿真转台系统组成及其数学分析
• 2.1 前言
• 2.2 仿真转台的机械系统
• 2.2.1 转台机构的组成
• 2.2.2 液压系统的组成
• 2.2.3 转台的性能指标
• 2.3 仿真转台的电液伺服控制系统
• 2.3.1 仿真转台电液伺服控制系统的硬件组成
• 2.3.2 转台控制器
• 2.3.3 转台电液伺服控制系统的电气线路连接
• 2.4 仿真转台系统的数学分析
• 2.4.1 转台机构的运动学分析
• 2.4.2 转台位置控制系统数学建模
• 2.5 本章小结
• 第3章 模糊自适应控制理论基础
• 3.1 前言
• 3.2 模糊控制基础理论
• 3.2.1 模糊控制数学基础
• 3.2.2 模糊控制原理
• 3.2.3 模糊控制器的设计
• 3.3 模糊自适应控制方法
• 3.3.1 模糊自适应控制器的结构和原理
• 3.3.2 模糊自适应控制方法
• 3.4 本章小结
• 第4章 仿真转台的模糊自适应控制研究
• 4.1 前言
• 4.2 仿真转台模糊自适应控制系统的结构
• 4.3 仿真转台模糊自适应PID控制器设计
• 4.3.1 模糊控制器设计
• p、K_i、K_d的在线自适应调整'>4.3.2 K_p、K_i、K_d的在线自适应调整
• 4.3.3 PID控制器的设计
• 4.4 基于SARFC的仿真转台模糊自适应控制器设计
• 4.4.1 模糊控制器结构设计
• 4.4.2 输入输出量的模糊化
• 4.4.3 模糊变量的赋值
• 4.4.4 建立模糊控制规则
• 4.4.5 解模糊化及控制量u的获得
• 4.5 本章小结
• 第5章 转台模糊自适应算法的实现及实验分析
• 5.1 前言
• 5.2 系统控制软件设计
• 5.2.1 系统通讯协议的修改
• 5.2.2 人机控制界面设计
• 5.2.3 模糊自适应控制算法的实现
• 5.3 调试实验及结果分析
• 5.3.1 转台模糊自适应PID控制实验
• 5.3.2 转台SARFC控制实验
• 5.3.3 模糊自适应PID控制与SARFC控制实验结果比较分析
• 5.3.4 模糊自适应PID控制与常规PID控制实验比较分析
• 5.3.5 模糊自适应PID控制与模糊-PI复合控制实验比较分析
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间所发表的论文和取得的科研成果
• 致谢