機電一體化系統(tǒng)設(shè)計第二章直驅(qū)容積系統(tǒng)-文庫吧資料
2025-01-13 20:18本頁面
【正文】 4 07 . 5 8 8 . 5 9 9 . 5 1 0時 間 （ s ）幅值（cm）128 8 . 5 9 9 . 5 1 0 3 0 2 0 1 001 02 03 0時 間 （ s ）幅值（cm）12 4 0 3 0 2 0 1 001 02 03 04 0時 間 （ s ）幅值（cm）8 8 . 599 . 51 012 4 0 2 002 04 0時 間 （ s ）幅值（cm）8 8 . 599 . 51 01274 搭建實驗臺并進(jìn)行實驗 ? 實驗結(jié)果分析 ? 加入常規(guī) PID控制器后，系統(tǒng)地動態(tài)性能明顯改善，階躍信號響應(yīng) 100kg慣載時上升時間較空載稍長， 分析為系統(tǒng)慣性增大所致；斜坡信號響應(yīng) 100kg慣載時靜差穩(wěn)定，積分環(huán)節(jié)調(diào)節(jié)失效，預(yù)計調(diào)節(jié) PID參數(shù)可以有所改善； ? 加入模糊 PID控制器后，系統(tǒng)地動態(tài)性能整體上得到進(jìn)一步改善，階躍信號 100kg慣載時響應(yīng)時間有所增加，但響應(yīng)曲線仍然優(yōu)于常規(guī) PID的響應(yīng)曲線；100kg慣載時對斜坡信號的響應(yīng)明顯優(yōu)于常規(guī) PID控制； 75 搭建實驗臺并進(jìn)行實驗 ? 實驗結(jié)果分析 ? 在慣性負(fù)載不變的條件下隨著給定正弦信號頻率的增加系統(tǒng)相移有所增加，從 PID控制或模糊 PID控制參數(shù)得到較好的跟隨性，分析原因為濾波器的加入使系統(tǒng)頻帶變窄，相角滯后加大。m，額定轉(zhuǎn)速 1500rpm。系統(tǒng)加載類型為慣性負(fù)載。本文控制系統(tǒng)的設(shè)計中，綜合考慮了兩方面因素的影響，確定本系統(tǒng)的采樣時間為 10ms。因此，為了獲得較精細(xì)的控制規(guī)律，應(yīng)使誤差變化的值較大，從這一點看，采樣周期不能太短。算法實時性好，突出了隸屬度最大元素的控制作用，對于隸屬度程度較小的元素控制作用沒有考慮。根據(jù)本文實際情況，采用最大隸屬度法。這樣，可以把 [0， 6]之間的任意的精確量用模糊量表示，如下表所示。 |EC| |E| ZO PS PM PB KP / KI /KD ZO ZO/PB/ZO PB/PB/PS PM/PS/PB PB/ZO/PB PS PB/PB/PS PB/PB/PS PM/ZO/PB PB/ZO/PB PM PB/PB/ZO PB/PB/PS PM/PS/PM PB/ZO/PM PB PM/PB/ZO PM/PM/ZO PS/PS/PM PM/ZO/PS 根據(jù)控制規(guī)則表，可以寫出模糊控制規(guī)則如下： If（ |E| is ZO） and (|EC| is ZO) then (KP is ZO) and (KI is PB) and (KD is ZO) If（ |E| is ZO） and (|EC| is PS) then (KP is PB) and (KI is PB) and (KD is PS) If（ |E| is ZO） and (|EC| is PM) then (KP is PB) and (KI is PB) and (KD is ZO) ………… 54 模糊 PID控制器設(shè)計 ? 模糊化及解模糊化方法 ? 將精確量轉(zhuǎn)換為模糊量的過程稱為模糊化，或稱為模糊量化。因為 E和 EC的控制規(guī)律可以認(rèn)為是對稱的，所以模糊控制器以 |E|和 |EC|作為輸入量，選定 |E|和 |EC|的模糊論域都為 X=[0， 1， 2， 3， 4， 5， 6]， |E|和 |EC|的量化因子分別為 Ke=、 Kc=。通常把輸出端具有轉(zhuǎn)換作用的部分稱為解模糊接口。 給 定 值A(chǔ) / D計 算控 制變 量模 糊量 化處 理模 糊控 制規(guī) 則模糊決策非 模糊 化處 理D / A傳 感 器 被 控 對 象 執(zhí) 行 機 構(gòu)模 糊 控 制 器 （ 微 處 理 機 ）48 模糊控制器原理 ? 模糊控制器原理 模 糊 化 接 口規(guī) 則 庫數(shù) 據(jù) 庫推 理 機 解 模 糊 接 口知 識 庫輸 入 輸 出1． 模糊化接口：將精確量（數(shù)字量）轉(zhuǎn)換為模糊量的過程稱為模 糊化； 2． 知識庫：虛線框部分為知識庫，可見知識庫由數(shù)據(jù)庫和規(guī)則庫兩部分構(gòu)成； 3．推理與解模糊接口：推理是模糊控制器中，根據(jù)輸入模糊量，由模糊控制規(guī)則完成模糊推理來求解模糊關(guān)系方程，并獲得模糊控制量的工能部分。 ? PID參數(shù)的整定并不是唯一的，不同的整定參數(shù)完全有可能達(dá)到同樣的控制效果，因此只要系統(tǒng)的性能指標(biāo)達(dá)到要求，就可以認(rèn)為此時的 PID參數(shù)即是最優(yōu) PID整定參數(shù)。 ???????? ???? sTsTKsEsUsGdip11)()()(46 控制方案與控制系統(tǒng)設(shè)計 ? PID控制器 ? 參數(shù)整定 ? PID參數(shù)整定即確定 PID控制器各參數(shù)的具體數(shù)值以滿足系統(tǒng)的控制指標(biāo)。積分作用的強弱取決于積分時間常數(shù)，越大，積分作用越弱，反之則越強。 2AKKFKKIvcefaf ?????42 小結(jié) ? 建立了系統(tǒng)各模塊的數(shù)學(xué)模型 ? 建立了系統(tǒng)的整體數(shù)學(xué)模型并對其進(jìn)行了簡化 ? 獲得系統(tǒng)的開環(huán)頻域特性曲線并進(jìn)行分析 ? 建立系統(tǒng)的時域仿真模型，并對不同輸入信號進(jìn)行計算機仿真 ? 分析系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差和靜態(tài)誤差 43 控制方案與控制系統(tǒng)設(shè)計 ? 對控制系統(tǒng)的要求 ? 穩(wěn)定性是前提 ? 快速性和精確性是目標(biāo) ? 提高控制系統(tǒng)性能的途徑 ? 合理設(shè)計系統(tǒng)機械結(jié)構(gòu)，選用高性能元件 ? 采用適當(dāng)?shù)目刂撇呗詫ο到y(tǒng)進(jìn)行校正 44 控制方案與控制系統(tǒng)設(shè)計 ? PID控制器 ? 系統(tǒng)設(shè)計簡單，靈活性強 ? 參數(shù)調(diào)整方便 ? 程序設(shè)計簡單，工程上易于實現(xiàn) 比 例微 分積 分+++_被 控 對 象+)(tr )(te )(tu )(ty45 控制方案與控制系統(tǒng)設(shè)計 ? PID控制器 ? a．比例環(huán)節(jié)：成比例地反映控制系統(tǒng)的偏差信號 e(t),減少偏差。這里只對系統(tǒng)的正向進(jìn)行仿真。即只有開、關(guān)兩個狀態(tài)，并且對壓降的變化能夠做出瞬時的反應(yīng)； ? 忽略管道壓力損失、流體質(zhì)量效應(yīng)和管道動態(tài)影響； ? 液壓泵和液壓缸的泄漏流動狀態(tài)為層流； ? 忽略泵的流量脈動，
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