基于遗传算法的阀控马达调速系统的优化设计

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1、2010年10月机床与液压0ct．2010第38卷第19期MACHINETOOL&HYDRAULICSV01．38No．19DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2010．19．016基于遗传算法的阀控马达调速系统的优化设计毕世书，汤炳新，夏明，朱振泱(1．河海大学机电工程学院，江苏常州213022；2．河海大学水利水电3-程学院，江苏南京210001)摘要：提出一种基于遗传算法的阀控马达调速系统的PID参数在线寻优方法，利用遗传算法的全局搜索能力，降低PID参数整定的难度，提高系统控制精度，并在Matlab平台上完成优化计算和实验验证。实验结果表明：根据遗传算法寻优设计的

2、PID控制器具有较强的鲁棒性，控制系统具有良好的动态品质和稳态精度。关键词：遗传算法；在线寻优；阀控马达；调速；PID控制中图分类号：TP214文献标识码：B文章编号：1001—3881(2010)19—058—3OptimumDesignofValve—controlledMotorSpeedGoverningSystemBasedonGeneticAlgorithmsBIShishu，TANGBingxin，XIAMing，ZHUZhenyang(1．CollegeofMechanical&ElectricalEngineering，HohaiUniversity，ChangzhouJia

3、ngsu213022，China；2．CollegeofWaterConservancy&HydroelectricEngineering，HohaiUniversity，NanjingJiangsu210001，China)Abstract：Basedongeneticalgorithms，anonlineoptimizingmethodforPIDparamentersofvalve—controlledmotorspeedgover—ningsystemwaspresented．ThedificultyinPIDparameteradjustingwasreducedandthecont

4、rolprecisionofthesystemwasimprovedusingtheglobalsearchcapabilityofgeneticalgorithm．TheexperimentalresultsandoptimizationcalculationimplementedonMatlabplatformshowthatthedesignedPIDcontrollerhashighrobustness．Thecontrolsystemshowsaverygooddynamicqualityandstableprecision．Keywords：Geneticalgorithms；On

5、lineoptimizing；Valve—controlledmotor；Speedcontrol；PIDcontrol随着控制理论和电力电子技术的发展，阀控马达定提供了新的途径。遗传算法寻优不需要知道对象的速度控制系统由于其控制精度高、动态响应快被广泛全部信息，可以在对象模型不确定的情况下，根据对应用在诸多工业领域。但由于液压系统的泄漏、执行象的输出情况对PID3个参数进行优化，并能找到满元件中存在的非线性摩擦阻力、系统负载的变化等诸足控制系统性能的最优解。多因素的影响，系统的参数会随着工作过程的变化而1阀控马达调速系统数学模型变化。为了提高阀控马达调速系统的动态和稳态性速度伺服系统的结构简

6、图，如图1所示。能，以及满足某些特定系统对于马达速度控制精度的要求，阀控马达速度控制方法的研究也变得越来越重要。输PID控制器算法简单、调整方便、对模型误差具有一定的鲁棒性，是目前最普遍采用的控制器。系统控制品质的优劣完全取决于PID参数的整定与优图1速度伺服系统化。通过经验规则加试凑的方法调整PID的3个控制根据液压控制阀的流量方程、液压马达的流量连参数、，、，往往费时且难以满足控制精度要续性方程和液压马达与负载力平衡方程，推导出马达求，而一些解析优化法也常常因为对象模型的不确定角速度对阀芯位移的传递函数为而难以得到全局最优解。遗传算法是模拟生物在自然环境中的遗传和进化过程而形成的一种自适应

7、全局优化算法。遗传算法能够从多点开始并行操作，克服了从单点出发的弊端及搜索的盲目性，加快了寻优速度，为PID参数优化整式中：Kq为流量增益；D为马达的排量，m。／rad；收稿日期：2009—09—25基金项目：国家自然科学基金重点项目(50539020)作者简介：毕世书(1986一)，女，硕士，从事机电控制与检测研究。E—mail：bishishu654@163．coin。第l9期毕世书等：基于遗