一種電液伺服在線自調(diào)整模糊pid控制的測試系統(tǒng)及控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電液伺服在線自調(diào)整模糊PID控制的測試系統(tǒng)，包括工控機、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、電液伺服控制系統(tǒng)、在線自調(diào)整模糊PID控制器、處理電路及傳感器。首先處理電路及傳感器中的各種傳感器信號經(jīng)過處理電路，采集數(shù)字量信號經(jīng)過電液伺服系統(tǒng)進行在線自調(diào)整模糊PID控制，實現(xiàn)電液伺服系統(tǒng)的測試控制。同時，本發(fā)明還公開了一種電液伺服位置系統(tǒng)在線自調(diào)整模糊PID的控制方法。本發(fā)明具有測試效率高、穩(wěn)定性好及實用性強等特點，實現(xiàn)PID參數(shù)在線實時目調(diào)整，且對系統(tǒng)參數(shù)在線自調(diào)整具有很強的辨識性及魯棒性，從而提高了系統(tǒng)的測試精度和穩(wěn)定性，能夠產(chǎn)生很好的經(jīng)濟效益和社會效益。
【專利說明】—種電液伺服在線自調(diào)整模糊PID控制的測試系統(tǒng)及控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電液伺服閥的測試系統(tǒng)及控制算法【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體的說，涉及一種電液伺服在線自調(diào)整模糊PID控制的測試系統(tǒng)及控制方法。

【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著制造業(yè)的迅速發(fā)展、越來越多的高檔數(shù)控機床使用電液位置伺服控制系統(tǒng)，使得現(xiàn)有電液伺服測試系統(tǒng)和控制方法已很難滿足電液伺服系統(tǒng)控制的要求?，F(xiàn)有電液伺服測試系統(tǒng)和控制方法存在以下一些問題:一是現(xiàn)有的一些高檔數(shù)控機床電液伺服測試系統(tǒng)采用人工手動的測試系統(tǒng)，這些測試系統(tǒng)利用信號發(fā)生器發(fā)生信號、示波器測波形、記錄儀記錄數(shù)據(jù)等來實現(xiàn)系統(tǒng)測試，該測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、測試時受人工因素影響大、控制精度不高。二是現(xiàn)有電液伺服控制系統(tǒng)采用模糊PID的方法控制，使用模糊PID控制參數(shù)調(diào)節(jié)較為困難、系統(tǒng)辨識性較差、魯棒性不強。對高檔數(shù)控機床電液伺服位置控制系統(tǒng)的控制很難達到理想的控制效果。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明是為了克服上述不足，給出了一種電液伺服在線自調(diào)整模糊PID控制的測試系統(tǒng)。
[0004]同時，本發(fā)明還提供了一種電液伺服在線自調(diào)整模糊PID的控制方法。
[0005]為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種電液伺服在線自調(diào)整模糊PID控制的測試系統(tǒng)，包括工控機、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、電液伺服控制系統(tǒng)、在線自調(diào)整模糊PID控制器、處理電路及傳感器；首先處理電路及傳感器中的各種傳感器信號經(jīng)過處理電路，采集數(shù)字量信號經(jīng)過電液伺服系統(tǒng)進行在線自調(diào)整模糊PID控制，實現(xiàn)電液伺服系統(tǒng)的測試控制。
[0006]本發(fā)明進一步限定的技術(shù)方案如下:
[0007]所述的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)用于USB2832型數(shù)據(jù)采集卡，即插即用實現(xiàn)數(shù)字量的轉(zhuǎn)換。
[0008]所述的處理電路及傳感器，包括處理電路及傳感器；所述的傳感器包括液壓傳感器和位移傳感器，分別實現(xiàn)液壓信號轉(zhuǎn)換電流、位移信號轉(zhuǎn)換為電壓信號。
[0009]所述的在線自調(diào)整模糊PID控制器主要用于模糊PID控制在線實時控制及參數(shù)在線自調(diào)整。
[0010]本發(fā)明還提供了另一種技術(shù)方案:一種電液伺服在線自調(diào)整模糊PID的控制方法，其特征在于:該方法包括以下步驟，
[0011]步驟一、選擇輸入量、輸出量及其論域
[0012]在線自調(diào)整PID模糊控制器以誤差E (k)和誤差變化率EC (k)作為控制器的輸入量，模糊PID控制的參數(shù)Kp，Ki,Kd( Akp，Aki, Akd)為輸出量，進行參數(shù)在線自調(diào)整，以滿足E(k)和EC (k)對PID參數(shù)控制的要求輸入偏差e和偏差變化率ec，以及輸出Akp、Aki和Δ kd的變量模糊集論域均為[-M，M]。
[0013]設(shè)誤差E(k)、誤差變化率EC(k)的集合均為18級，即
[0014]E(k) I = EC(k) I = {-18，...，-1，0，1，…，18}量化方法如下:

【權(quán)利要求】
1.一種電液伺服在線自調(diào)整模糊PID控制的測試系統(tǒng)，其特征在于:包括工控機、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、電液伺服控制系統(tǒng)、在線自調(diào)整模糊PID控制器、處理電路及傳感器；首先處理電路及傳感器中的各種傳感器信號經(jīng)過處理電路，采集數(shù)字量信號經(jīng)過電液伺服系統(tǒng)進行在線自調(diào)整模糊PID控制，實現(xiàn)電液伺服系統(tǒng)的測試控制。
2.如權(quán)利要求1所述的一種電液伺服在線自調(diào)整模糊PID控制的測試系統(tǒng)，其特征在于:所述的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)用于USB2832型數(shù)據(jù)采集卡，即插即用可實現(xiàn)數(shù)字量的轉(zhuǎn)換。
3.如權(quán)利要求1所述的一種電液伺服在線自調(diào)整模糊PID控制的測試系統(tǒng)，其特征在于:所述的處理電路及傳感器，包括處理電路及傳感器；所述的傳感器包括液壓傳感器和位移傳感器，分別實現(xiàn)液壓信號轉(zhuǎn)換電流、位移信號轉(zhuǎn)換為電壓信號。
4.如權(quán)利要求1所述的一種電液伺服在線自調(diào)整模糊PID控制的測試系統(tǒng)，其特征在于:所述的在線自調(diào)整模糊PID控制器主要用于模糊PID控制在線實時控制及參數(shù)在線自調(diào)整。
5.一種電液伺服在線自調(diào)整模糊PID的控制方法，其特征在于:該方法包括以下步驟， 步驟一、選擇輸入量、輸出量及其論域 在線自調(diào)整PID模糊控制器以誤差E (k)和誤差變化率EC (k)作為控制器的輸入量，模糊PID控制的參數(shù)Kp，Ki, Kd( Akp，Aki, Akd)為輸出量，進行參數(shù)在線自調(diào)整，以滿足E (k)和EC(k)對PID參數(shù)控制的要求。輸入偏差e和偏差變化率ec，以及輸出Λ IvAki和Akd的變量模糊集論域均為[-Μ，Μ]。 設(shè)誤差E (k)、誤差變化率EC (k)的集合均為18級，即 |E(k) I = EC(k) = {-18,..., -1,0,1,…，18}量化方法如下:
步驟二、確定在線自調(diào)整模糊PID控制器的算法及規(guī)則 M(料J咖錢稱+疊手^4=&啾+也⑴命⑷

式(3)~⑷中土為采樣周期，采樣周期輸出值1^ = 0，1?"，％，1(1)為比例系數(shù)屯為積分時間常數(shù)；Kd為微分時間常數(shù)；T、TD分別為表示T、TD的采樣時間；e(k)、ec(k)分別為誤差、誤差變化率。 本系統(tǒng)采用二維雙變量控制，其模糊控制器的控制規(guī)則可寫成下列條件語句的形式:IF E (k) = fjand EC (k) = f」，THEN” output，，isUi (k) Else，，output，，isU2 (k) i = 1,2，.3，…，m，j = 1,2,3,…，n。其中:fi; f」，U1 (k)，U2 (k)分別是定義誤差、誤差變化率和控制量論域上的模糊集。 步驟三、確定在線自調(diào)整模糊控制器的因子 根據(jù)控制的需要設(shè)計自調(diào)整因子，自調(diào)整的目的是找出調(diào)整因子S，在線控制三個PID參數(shù)完成電液伺服系統(tǒng)模糊PID控制，在線自調(diào)整模糊控制器的因子確定公式。
式(5)中，O≤δ0^ 5s^ I, δ e [δ0, δ3], δ是調(diào)整因子，在論域范圍內(nèi)可以自調(diào)整，E(k)為變量與給定值的差值，EC(k)為變量與給定值的變化差值O。 步驟四:實現(xiàn)在線自調(diào)整模糊PID控制 根據(jù)自調(diào)整因子取不同的值，不斷調(diào)整偏差和偏差變化率的加權(quán)值，得到PID控制器的3個參數(shù)的增量AlvAki和Akd，應(yīng)用最大隸屬度法四舍五入模糊判決。根據(jù)參數(shù)Kp、Ki和Kd對系統(tǒng)輸出特性的影響，可得出下列式子。
式(6)中kp(l，ki0和kd(l為系統(tǒng)的PID系統(tǒng)參數(shù)初始值，Δ kp0, Δ ki0和Λ kd0分別是PID系統(tǒng)參數(shù)的誤差變化量。
式⑵中kpmax，kimax和Icdmax為系統(tǒng)的PID系統(tǒng)參數(shù)變化量的最大值。
根據(jù)式(6)~(8)，可在線對PID參數(shù)自調(diào)整，使該控制器具有較強的快速響應(yīng)、較高的控制精度。
【文檔編號】G05B11/42GK104199283SQ201410326647
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年6月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月30日
【發(fā)明者】張萬軍 申請人:張萬軍