【正文】 控制響應(yīng)速度，能精確控制隨 8 轉(zhuǎn)速變化的交流電流頻率。其中，電流環(huán)是最重要的一環(huán)，它是提高直流伺服系統(tǒng)控制精度和響應(yīng)速度、改善控制性能的關(guān)鍵。 圖 直流伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 系統(tǒng)有電流環(huán)、轉(zhuǎn)速環(huán)、位置環(huán)三個閉 環(huán)組成，這是目前對直流電動機(jī)伺服驅(qū)動裝置最有效的控制方案之一。 直流伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 直流伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見 圖 。 工作頻率通常是指系統(tǒng)允許輸入信號的頻率范圍。 響應(yīng)特性指的是輸出量跟隨輸入指令變化的反應(yīng)速度 ， 決定了系統(tǒng)的工作效率。 直流伺服控制系統(tǒng)的技術(shù)要求 7 伺服系統(tǒng)精度指的是輸出量復(fù)現(xiàn)輸入信號要求的精確程度 ， 以誤差的形式表現(xiàn) ， 可概括為動態(tài)誤差 ， 穩(wěn)態(tài)誤差和靜態(tài)誤差三個方面組成。 機(jī)械參數(shù)量包 括位移，速度，加速度，力，和力矩為被控對象。 執(zhí)行環(huán)節(jié)的作用是按控制信號的要求 ， 將輸入的各種形式的能量轉(zhuǎn)化成機(jī)械能 ， 驅(qū)動被控對象工作 。 比較環(huán)節(jié)是將輸入的指令信號與系統(tǒng)的反饋信號進(jìn)行比較 ， 以獲得輸出與輸入間的偏差信號的環(huán)節(jié) ,通常由專門的電路或計算機(jī)來實現(xiàn) 。伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成和其他形式的反饋控制系統(tǒng)沒有原則上的區(qū)別。 6 第 2章 直流伺服系統(tǒng)模型的建立 伺服系統(tǒng)又稱隨動系統(tǒng)，用來精確地跟隨或復(fù)現(xiàn)某個過程的反饋控制系統(tǒng)。 MATLAB/SIMULINK 平臺下搭建模糊 PID 控制器對直流伺服系統(tǒng)的控制模型。 MATLAB/SIMULINK 平臺下搭建 PID 控制器對直流伺服系統(tǒng)的控制模型。 本文的主要內(nèi)容 模糊 控制器具有模糊控制的靈活性、適應(yīng)性，同時又具有 PI 控制精度高的特點， 而且魯棒性好， 可明顯提高伺服系統(tǒng)的控制效果 。 90 年代，模糊控制軟件與硬件技術(shù)的完善，為模糊控制技術(shù)的實現(xiàn)提供了更好的發(fā)展空間。 70 年代，模糊控制主要應(yīng)用在工業(yè)領(lǐng)域。 應(yīng)用研究 目前模糊控制理論廣泛應(yīng)用于控制系統(tǒng)、模式識別、醫(yī)藥、游戲理論等方面。 (4)模糊控制是基于啟發(fā)性的知識及語言決策規(guī)則設(shè)計的，這有利于模擬人工控制的過程和方法，增強(qiáng)控制系統(tǒng)的適應(yīng)能力，使之具有一定的智能水平。 (2)由工業(yè)過程的定性認(rèn)識出發(fā)，比較容易建立語言控制規(guī)則， 因而模糊控制對那些數(shù)學(xué)模型難以獲取，動態(tài)特性不易掌握或變化非常顯著的對象非常適用。由于模糊控制不要求知道 被控對象的精確數(shù)學(xué)模型，而且魯棒性強(qiáng)，根據(jù)實際系統(tǒng)的輸入輸出結(jié)果數(shù)據(jù)，參考現(xiàn)場操作人員的運行經(jīng)驗，就可對系統(tǒng)進(jìn)行實時控制，使得模糊控制得到了迅速發(fā)展，廣泛地應(yīng)用于工業(yè)、家用電器、機(jī)器人等許多領(lǐng)域。 1974年， Mamdani 在蒸汽發(fā)動機(jī)上成功地運用了模糊控制，開始了模糊控制的應(yīng)用階段。這種情況下，模糊控制的誕生就顯得意義重大，模糊控制不用建立數(shù)學(xué)模型，根據(jù)實際系統(tǒng)的輸入輸出的結(jié)果數(shù)據(jù)，參考現(xiàn)場操作人員的運行經(jīng)驗，就可對系統(tǒng)進(jìn)行實時控制。 4 第 1 章 模糊控制系統(tǒng)概述 模糊控制理論的產(chǎn)生的歷史背景 傳統(tǒng)的自動控制，包括經(jīng)典理論和現(xiàn)代控制理論中有一個共同的特點，即控制器的綜合設(shè)計都要建立在被控對象準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型 (如微分方程、傳遞函數(shù)或狀態(tài)方 程 )的基礎(chǔ)上，但是在實際工業(yè)生產(chǎn)中，很多系統(tǒng)的影響因素很多，十分復(fù)雜。 MATLAB 軟件具有圖形交互式界面和優(yōu)良的仿真環(huán)境，近年來廣泛應(yīng)用于控制工程計算和仿真。目前，研究較多的是模糊控制調(diào)速系統(tǒng)，而對模糊控制伺服系統(tǒng)的研究還較少。模糊控制是以人的控制經(jīng)驗作為控制的知識模型，以模糊集合、模糊語言變量以及模糊邏輯推理作為控制算法的一種智能控制，它無需建立數(shù)學(xué)模型，是解決不確定性系統(tǒng)的一種有效途徑。 關(guān)鍵詞： 伺服系統(tǒng) 模糊控制論 控制器 仿真 Abstract based on fuzzy control, this paper puts forward a kind of used in the dc servo system of PI and the plex whole online parameter of the posite fuzzy controller. This controller has the flexibility and adaptability of fuzzy control, also has the characteristics of high precision PI control can obviously improve the servo system, the control effect. MATLAB Fuzzy Toolbox of SIMULINK realized and Fuzzy control system of dc servo puter results show that the steadystate high precision, fast response time, small overshoots, meet the performance requirements of servo system. Key words: servo system Fuzzy contro Controller Simulation 2 目 錄 3 前 言 電力電子技術(shù)和計算機(jī)的高速發(fā)展使現(xiàn)代伺服系統(tǒng)與計算機(jī)相結(jié)合，對伺服系統(tǒng)的性能提出了更高的要求。利用 MATLAB 的SIMULINK 和 Fuzzy Toolbox 實現(xiàn)了直流伺服模糊控制系統(tǒng)的計算機(jī)仿真。 1 摘 要 以模糊控制為基礎(chǔ)， 設(shè)計了 一種用于直流伺服系統(tǒng)的 PI 和參數(shù)在線自調(diào)復(fù)整的復(fù)合模糊控制器。該控制器具有模糊控制的靈活性、適應(yīng)性，同時又具有 PI控制精度高的特點，可明顯提高伺服系統(tǒng)的控制效果。仿真實驗表明，系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)精度高，動態(tài)響應(yīng)速度快，超調(diào)量小，滿足伺服系統(tǒng)的性能要求。傳統(tǒng)的 PID 控制器具有結(jié)構(gòu)簡單、容易實現(xiàn)等特點，在伺服系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用，但傳統(tǒng)的 PID 控制很難進(jìn)一步提高伺服系統(tǒng)的精度和可靠性。在模糊控制系統(tǒng)中，模糊控制器的性能在很大程度上取決于模糊控制規(guī)則的確定及其可調(diào)整性。鑒于此，本文設(shè)計了 PID 控制器和在線調(diào)量化因子、比例因子的復(fù)合模糊控 制器，應(yīng)用于伺服系統(tǒng)，使系統(tǒng)的控制性能得到明顯改善。本文利用 MATLAB 軟件對伺服系統(tǒng)進(jìn)行了模糊控制和仿真研究，以便為實際設(shè)計提供根據(jù)。建立精確的數(shù)學(xué)模型特別困難，甚至是不可能的。 自 1965 年 教授提出了模糊數(shù)學(xué)理論，模糊理論開始發(fā)展起來。模糊控制實際上是一種非線性控制，從屬于智能控制的范疇。 模糊控制具有的突出特點 (1)模糊控制是一種基于規(guī)則的控制，它直接采用語言型控制規(guī)則，出發(fā)點是現(xiàn)場操作人員的控制經(jīng)驗或相關(guān)專家的知識，在設(shè)計中不需要建立被控對象的精確的數(shù)學(xué)模型，因而使得控制機(jī)理和策略易于接受與理解，設(shè)計簡單，便于應(yīng)用。 (3)基于模型的控制算法及系統(tǒng)設(shè)計方法，由于出發(fā)點和性能指標(biāo)的不同，容易導(dǎo)致較大差異；但一個系統(tǒng)語言控制規(guī)則卻具有相對的獨立性，利用這些控制規(guī)律間的模糊連接，容易找到折中的選擇，使控制效果優(yōu)于常規(guī)控制器。 (5)模糊控制系統(tǒng)的魯棒性強(qiáng)，干擾和參數(shù)變化對控制效果的影響被大大減 5 弱，尤其 適合于非線性、時變及純滯后系統(tǒng)的控制。自 1974 年 Mam－ dani 在蒸汽發(fā)動機(jī)上成功地運用了模糊控制即開始了模糊控制的應(yīng)用階段。 80 年代隨著模糊控制技術(shù)的發(fā)展，模糊控制技術(shù)已經(jīng)開始應(yīng)用在汽車、火車等其他控制領(lǐng)域。近年來，隨著模糊控制的廣泛應(yīng)用，模糊硬件產(chǎn)品和軟件正使模糊控制向更高一級的的新領(lǐng)域擴(kuò)展，如機(jī) 器人定位系統(tǒng)、汽車定位系統(tǒng)、智能車輛高速公路系統(tǒng)。 本文的主要內(nèi)容： 仿真 模型建立。