基于遗传算法优化的数控切割机伺服系统控制研究.pdf

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1、2012年1月机床与液压Jan．20l2第40卷第1期MACHINETOOL&HYDRAULICSVo1．40No．1DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2012．01．008基于遗传算法优化的数控切割机伺服系统控制研究张文武，程良伦(广东工业大学自动化学院，广东广州510006)摘要：数控切割机伺服系统存在参数时变、负载扰动、电机非线性等特性，难以准确建模。针对该问题，提出基于遗传算法优化的模糊PID控制方法。该方法将遗传算法和模糊PID控制方法相结合，用遗传算法来优化模糊控制规则。将该方法应用于自主开发的数控切割机伺服系统的控制

2、中，结果表明：采用该控制方法，系统具有良好的静、动态特性，切割质量显著提高。关键词：数控切割机；伺服系统；模糊PID控制；遗传算法中图分类号：TP273文献标识码：A文章编号：1001—3881(2012)1—026—4ResearchontheServoSystemControlOfCNCCuttingMachineBasedonGeneticAlgorithmZHANGWenwu，CHENGLianglun(FacultyofAutomation，GuangdongUniversityofTechnology，GuangzhouGuangdong51

3、0006，China)Abstract：Bytakingintoaccountparameterstime—varying，loaddisturbance，motornonlinearityanddifficulttoaccuratelymodelproblems，thefuzzyPIDcontrolmethodwasproposedbasedongeneticalgorithm．Inthismethod，geneticalgorithmwascombinedwithfuzzyPIDcontrolandgeneticalgorithmwasusedtoo

4、ptimizefuzzyreasoningrules．Thismethodwasusedinself-developedCNCcuttingmachinesenrocontrolsystem．Theresultshowsbyusingthiscontrolmethod，thesystemhasgooddynamicandstaticperformance，andthecuttingqualityisimprovedobviously．Keywords：CNCcuttingmachine；Servosystem；FuzzyPIDcontrol；Geneti

5、calgorithm伺服系统是数控切割机系统的重要组成部分，其PID控制应用于数控切割机伺服系统控制中，并利用主要任务是控制切割机床执行部件运动的位移、方向遗传算法对模糊控制规则进行优化，取得了良好的控和速度。它由机械传动机构及执行部件和电气驱动制效果。控制两大部分组成。前者包括工作台、滚珠丝杠和传1数控切割机伺服系统控制模型的建立动齿轮等，后者则包括伺服电机、驱动控制系统、功数控切割机系统由数控系统、机床、伺服系统、率放大器、检测单元等。气路系统、升降系统、位置或速度传感器等组成。数伺服系统是切割机实现高速度高精度加工的关键控系统是数控切割机的指挥中枢

6、，用来存储工件切割系统。目前数控切割机伺服系统较多采用三环(电程序、与计算机通讯、进行各种插补、向各轴伺服驱流环、速度环和位置环)PID调节控制方法。该控制动器发出控制命今。伺服电机系统接收数控系统的控方法具有结构简单、容易实现、易于操作等优点，但制命令后，通过机械传动机构快速、平滑地驱动工作是三环PID调节控制方式在数控切割机伺服系统应用台进行切割加工。传感器系统完成位置、速度反馈，中存在着一些不足：该控制方式主要用来控制具有确实现闭环控制。系统组成如图1所示。定数学模型的线性过程，在系统模型参数为非时变的情况下才能获得理想的效果，当应用于时变系统时，

7、系统的性能会变差，甚至不稳定。而数控切割机伺服系统运行情况复杂，系统的非线性使系统参数摄动、负载扰动等不确定因素的影响直接反映到电机静、动态特性中，因此采用以系统数学模型为基础的传统控图1数控切割机系统制技术难以对其实施有效的控制。因此，作者将模糊收稿日期：2010—12—29基金项目：广东省教育厅产学研示范基地科技成果转化重大项目(cgzhzd0811)；广东省教育厅科技项目(2008088)；省部产学研结合资助项目(2010B090400126)作者简介：张文武，硕士研究生，主要研究方向为智能控制。E—mail：wenwu198707@126．COr

8、n。第1期张文武等：基于遗传算法优化的数控切割机伺服系统控制研究·27·在以光栅