電液力伺服系統(tǒng)智能控制研究.pdf

1、近年來，電液伺服系統(tǒng)已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于航空、冶金、機(jī)械、汽車、雷達(dá)等重要領(lǐng)域。它綜合了電氣和液壓兩方面的特長，具有控制精度高、響應(yīng)速度快、輸出功率大、信號處理靈活、易于實(shí)現(xiàn)各種參量的反饋等優(yōu)點(diǎn)。然而，隨著電液伺服技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用領(lǐng)域逐步推廣，以及人們對控制品質(zhì)要求的不斷提高，對電液伺服系統(tǒng)的要求也越來越高，電液伺服系統(tǒng)中傳統(tǒng)PID控制的地位發(fā)生了動搖。這主要是由電液伺服系統(tǒng)的典型未知不確定性和非線性特性所決定的，使得系統(tǒng)精確的數(shù)學(xué)模型難

2、以獲得。即使對其能夠建立數(shù)學(xué)模型，其模型也往往過于復(fù)雜，使得基于精確數(shù)學(xué)模型的傳統(tǒng)控制方法的分析設(shè)計和實(shí)施變得非常困難。第三代基于知識和不依賴于精確數(shù)學(xué)模型的智能控制給這類問題的解決帶來新的思路。其中，模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制是智能控制的兩大分支，針對它們的深入研究和廣泛應(yīng)用，對推動整個智能控制的研究及發(fā)展起著舉足輕重的作用。此外，遺傳算法是基于自然選擇和基因遺傳學(xué)原理的搜索算法，它具有強(qiáng)大的空間搜索能力，它尤其適用于傳統(tǒng)搜索方法難以解決

3、的復(fù)雜和非線性問題，可廣泛用于組合優(yōu)化、機(jī)器學(xué)習(xí)、自適應(yīng)控制、規(guī)劃設(shè)計和人工生命等領(lǐng)域。 眾所周知，作為電液伺服系統(tǒng)的控制策略是影響電液伺服系統(tǒng)性能的主要因素，由于系統(tǒng)具有非線性不確定特性，本文將智能控制應(yīng)用于電液力伺服系統(tǒng)中，利用計算機(jī)強(qiáng)大的計算分析能力和良好的人機(jī)界面實(shí)現(xiàn)智能控制和系統(tǒng)的監(jiān)控。本文就是在此基礎(chǔ)上，將模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制有效的融合，研制出基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的模糊PID控制器，用以對電液力伺服系統(tǒng)進(jìn)行智能控制。課

4、題即是研究電液力伺服系統(tǒng)的智能控制問題。 本文主要的研究成果如下： (1)根據(jù)電液力伺服系統(tǒng)的原理和性能要求，設(shè)計并實(shí)現(xiàn)了上下位機(jī)的控制系統(tǒng)，采用可編程控制器作為現(xiàn)場控制，使用工業(yè)控制計算機(jī)對系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，利用其強(qiáng)大的計算能力實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的智能控制； (2)利用傳統(tǒng)的PID控制原理、模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制原理設(shè)計了一種基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的模糊PID控制器，通過連續(xù)論域上的模糊量化和歸一化處理以及BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)能

5、力，來實(shí)現(xiàn)PID的比例系數(shù)的最優(yōu)控制律下的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié)； (3)利用面向?qū)ο蟮木幊坦ぞ遃C6.0為開發(fā)工具進(jìn)行軟件編程，用模塊化的方法設(shè)計了監(jiān)控軟件，實(shí)現(xiàn)了串口通信模塊、信號發(fā)生器、實(shí)時數(shù)據(jù)顯示和存儲以及數(shù)據(jù)分析等功能，并調(diào)用了基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的模糊PID控制器進(jìn)行了電液力伺服系統(tǒng)的仿真分析； (4)采用COM組件的方式實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的智能PID控制器的調(diào)用，COM為組件軟件和應(yīng)用程序之間進(jìn)行通信提供了統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，它為組件

6、程序提供了一個面向?qū)ο蟮幕顒迎h(huán)境。COM規(guī)范所定義的組件模型，除了面向?qū)ο蟮奶匦院涂蛻?服務(wù)器特性這兩個基本特性之外，還有COM規(guī)范的語言無關(guān)性、對進(jìn)程的透明性和它的可重用機(jī)制，因此，在調(diào)用智能PID控制器時只需關(guān)心其接口，使得監(jiān)控軟件具有很強(qiáng)的擴(kuò)展性。本文主要完成了以下工作： 結(jié)合具有典型非線性和時變特點(diǎn)的電液力伺服系統(tǒng)，提出了一種模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)并行自學(xué)習(xí)魯棒自適應(yīng)跟蹤控制結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步將其中的模糊神經(jīng)網(wǎng)路結(jié)構(gòu)改進(jìn)為T-S型模糊、