【正文】 he hydraulic system shown in Fig. 1, a study on For the hydraulic system shown in Fig. 1, a study on (1998). He designed a 2nd order TDC with simpli?cation of the nonlinear system dynamics of 5th order through theoretic analyses on this system, proved the global stability of the internal dynamics (‘‘unobservable’’ part except input–output part in system dynamics) through the inputoutput linearization technique, and proposed the region of stability for closedloop system. shows a control block diagram of the electrohydraulic position control system with a TDC controller, where s is variable of Laplace transform and L is sampling time. The controller is embodied with the three controller gains (E to be system constant, n? and ? to decide on error dynamics of the system) in block diagram as shown in the following equation: )()()}()(2)({)( 2 LtXELtUtetetXEtU nnd ??????????? ????? ??? . Theoretic settings on TDC gains and practical problems In general, the gain setting method for TDC is as follows: theoretically the controller gains of TDC are not necessary to be tuned. For instance, let us consider a case in which a TDC of 2nd order is designed like Eq. (1). First by setting the values of n? and ? to de?ne the error dynamics of system, poles of the 2nd order system can be determined. Then, the frequency responses of system is decided on by speci?c poles. Secondly the value of E to be system constant is speci?ed to be in the region of stability for the stability of the closedloop system. Namely, according to the desired control speci?cations, the value of n? and ? can be selected, and the value of E can be tuned as close as possible to a limit of the region of stability (YoucefToumi amp。 Hyun amp。 Verdegay, 1996). 對(duì)采用進(jìn)化策略?xún)?yōu)化電液伺服系統(tǒng)的控制器增益的實(shí)驗(yàn)性研究 摘要 本 論文通過(guò)進(jìn)化的方法解決電液位置控制系統(tǒng)的控制器增益的優(yōu)化問(wèn)題。優(yōu)化的控制器增益可以通過(guò)在增益區(qū)間內(nèi)檢查代表系統(tǒng)性能的適應(yīng)函數(shù)的拓?fù)鋪?lái)得到實(shí)驗(yàn)性的確認(rèn)。 關(guān)鍵詞 控制器增益優(yōu)化；進(jìn)化策略；時(shí)間延時(shí)控制器；自動(dòng)化控制器增益搜索；電液伺服系統(tǒng) 1介紹 近幾年來(lái)，為提高液壓和氣動(dòng)伺服系統(tǒng)性能而進(jìn)行的關(guān)于控制器增益的優(yōu)化性和適應(yīng)性研究已經(jīng)成為一個(gè)人們?nèi)找娓信d趣的領(lǐng)域（ Fleming amp。 Cho， 2020）。這是多種因素的結(jié)果（ Merritt， 1976。這需要大量的實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證。因此，算法的實(shí)施必須要有大量專(zhuān)家的經(jīng)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)。當(dāng)給出一個(gè)作為候選對(duì)象生存能力的合適的適應(yīng)函數(shù)就代表一個(gè)潛在的解決方法，所以控制器增益的調(diào)節(jié)問(wèn)題可考慮成一個(gè)優(yōu)化問(wèn)題，也就是在操作者具體給定的增益區(qū)間范圍 內(nèi)尋找優(yōu)化的控制器增益設(shè)置值。設(shè)計(jì)的第二代順序誤差動(dòng)態(tài)控制器有三個(gè)隱性的控制增益。 術(shù)語(yǔ) Z 目標(biāo)變向量，Z={Z1,Z2,Z3}={E, n? ,? } A 獨(dú)立變量 E 與已知系統(tǒng)慣量有關(guān)的 TDC控制增益 希臘字母 e 隨 Xd變化的 X位置誤差， e= XdX ? 代數(shù) i1 伺服閥 1的控制電流 u 父母數(shù) i2伺服閥 2的控制電流 E? E增益的策略參數(shù) L 控制系統(tǒng)采樣時(shí)間 ?? n? 增益的策略參數(shù) n 目標(biāo)變量個(gè)數(shù) ?? ? 增益的策略參數(shù) ?n 策略變量參數(shù) i? （ 0）策略參數(shù)慣量值， i?{1,2,3} PS液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)變量拉普拉斯變換后提供的壓力 ? 策略參數(shù)向量， ? = {? 1， ? 2，? 3}= S 拉普拉斯變換變量 { E? ， ?? ， ?? } U 控制系統(tǒng)的控制輸入 n? 代表閉環(huán)系統(tǒng)的 TDC控 X 滾錕液壓缸的位置 制增益的自然頻率 Xd滾錕控制液壓缸的工作位置 ? 代表閉環(huán)系統(tǒng) TDC控制增益的阻尼率 2液壓伺服系統(tǒng) 電液位置控制系統(tǒng) 圖 1所示為本研究中所使用的電液位置控制系統(tǒng)示意圖。試驗(yàn)機(jī)是仿真由在熱軋工藝中有大量自動(dòng)檢具控制系統(tǒng)的液壓軋管機(jī)組成的輥縫控制系統(tǒng)。材料彈簧的形變通過(guò)線(xiàn)性比例測(cè)得。它輸入到與千斤頂液壓缸連接 的伺服閥上。如表 1所示為一些試驗(yàn)設(shè)置的技術(shù)規(guī)范，包括動(dòng)力單元，輥縫控制液壓缸，結(jié)構(gòu)彈簧，材料彈簧，線(xiàn)性比例，伺服閥和接口卡。 Gao， 1990）。以致于它能高效地應(yīng)用在任何有系統(tǒng)參數(shù)和干擾突變的場(chǎng)合。應(yīng)用結(jié)果顯示控制器實(shí)施的舒適性和裝置多種不確定因素的魯棒性?？刂破靼朔綁K圖三個(gè)控制增益（ E是系統(tǒng)常數(shù)， 和 決定系統(tǒng)的誤差動(dòng)態(tài)性）如下所示公式為： )()()}()(2)({)( 2 LtXELtUtetetXEtU nnd ??????????? ????? ??? 增益的理論設(shè)定和實(shí)際的問(wèn)題 一般 TDC 增益設(shè)定方法如下：理論上 TDC 控制器增益是不需要調(diào)整的。其次，系統(tǒng)常數(shù) E要在閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定區(qū)間內(nèi)取值。 第一，當(dāng)給出一個(gè)參照輸入，怎樣分配極點(diǎn)的位置是一個(gè)現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。所以這是系統(tǒng)不精確按照規(guī)定的參照模型運(yùn)行的一個(gè)原因（ YoucefToumi amp。采用 TDC 控制增益的理論設(shè)定值獲得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下。因此， 在實(shí)際系統(tǒng)中， TDC 的優(yōu)化控制增益可以在給定的增益區(qū)間內(nèi)通過(guò)建議的 ES法尋找并確定。合適性，即每個(gè)個(gè)體的生存性，反映了與確定應(yīng)用的實(shí)際目標(biāo)函數(shù)有關(guān)的每個(gè)個(gè)體的進(jìn)化等級(jí)。這種優(yōu)化機(jī)理利用了內(nèi)部模型和好的合適值之間的內(nèi)在聯(lián)系。 Hyun amp。盡管這些方法有很多相似的地方，但是它們也有值得注意的不同地方（ Back amp。 因?yàn)閷ふ覅^(qū)間是真實(shí)值轉(zhuǎn)換后的離散區(qū)間，所以 GAs的優(yōu)化結(jié)果受到離散區(qū)間的分離度限制。 。 Herrera amp。這些不同點(diǎn)總結(jié)如下。 ESs 和 GAs 是從自然進(jìn)化的相似模型收集出的概率性?xún)?yōu)化算法。另外，把自然實(shí)際值向量作為獨(dú)立變量，把高斯變異作為獨(dú)立變量再生的主要運(yùn)算，有可能選擇各種不同的重組運(yùn)算和比其它的進(jìn)化算法具有更大的淘汰壓力是本算法 的主要特點(diǎn)。與其它進(jìn)化算法相比，它獨(dú)特和重要的特點(diǎn)是它包含標(biāo)準(zhǔn)方差和協(xié)方差作為高斯變異重要的算法參數(shù)，即策略參數(shù)。和其它進(jìn)化算法一樣， ESs 也是建立在獨(dú)立個(gè)體這個(gè)概念上的。因?yàn)橐簤合到y(tǒng)的摩擦特性（液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)的摩擦力一般比其他機(jī)構(gòu)大），所以確定合適的 n? 和 ? 值是很困難的。第三，執(zhí)行機(jī)構(gòu)或控制器的飽和度，系統(tǒng)的摩擦特性等能阻礙軌道的執(zhí)行（ Chang amp。第二，在實(shí)際系統(tǒng)中，系統(tǒng)慣量的估計(jì)是另一個(gè)難題。Ito， 1990）。首先，設(shè)定 n? 和 ? 的值確定系統(tǒng)的誤差動(dòng)態(tài)性，第二代控制系統(tǒng)的極點(diǎn)也可以確定。他通過(guò)對(duì)系統(tǒng)的理論分析把第五代控制的非線(xiàn)性系統(tǒng)動(dòng)態(tài)簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)了一個(gè)第二代的控制 TDC，并通過(guò)輸入輸出線(xiàn)性化技術(shù)證明了內(nèi)部動(dòng)態(tài)（不可 觀察的部分除了系統(tǒng)動(dòng)態(tài)的輸入輸出部分）的整體穩(wěn)定性，并且建議了閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定區(qū)間。因?yàn)樗恍枰帽O(jiān)視器對(duì)狀態(tài)變量進(jìn)行實(shí)時(shí)估計(jì)，也不需要對(duì)逆系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行計(jì)算。延時(shí)信息（控制輸入和前一個(gè)采樣周期的狀態(tài)變量導(dǎo)數(shù)）能消除由系統(tǒng)參數(shù)變化，不可知的外部干擾和非模量非線(xiàn)性的系統(tǒng)動(dòng)態(tài)變化而產(chǎn)生的各種影響。16位計(jì)數(shù)器 位置控制系統(tǒng)的延時(shí) 控制器 本系統(tǒng)選擇的位置控制器是 TDC（ YoucefToumi amp。