浅析分数阶控制的液压加载系统设计与仿真

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1、上海理工大学学报第37卷第6期J.UniversityofShanghaiforScienceandTechnologyVo1.37No.62015文章编号:1007—6735(2015)06—0589—05DOI:10.13255·/J.enki.jusst.2015.06.015基于分数阶控制的液压加载系统设计与仿真麦云飞,童骏民(上海理工大学机械工程学院,上海200093)摘要:针对车辆转向系统的液压力加载测试系统,建立传递函数模型.用时间乘以误差绝对值积分的I性能指标作为评价准则,通过Matlab计算出适用于系统的最优PID控制器控制参数.使用F0M

2、C0N工具包创建分数阶PI控制器.对积分和微分环节选取分数阶参数阶次和,通过调节微分和积分环节的阶次观察对分数阶控制器的影响.通过控制性能对比,发现阶次取值在0"--1范围内,积分阶次对响应的影响要比微分阶次的影响更大.固定最优PID参数,求得和最优值.仿真表明,其精度满足技术要求,分析系统伯德图可知系统工作稳定,冗余储备高.关键词:液压控制;分数阶PID;最优PID中图分类号:TP273文献标志码:ADesignandSimulationofaHydraulicLoadingSystemwithFractiona1.OrderControllerMAIYu

3、nfei,_『.0NGJunmin(SchoolofMechanicalEngineering,UniversityofShanghaiforScienceandTechnology,Shanghai200093,China)Abstract:Thetransferfunctionmodelofahydraulicloadingtestingsystemforautomotivesteeringsystemwasbuilt.Usingthecharacteristicindexoftheintegrationofabsolutedifference.ITAE

4、timesthetimeasanassessmentcriterion,theoptimalPIDcontrollerparameterswerecalculatedwiththehelpofMatlab.Thefractiona1.orderPIDcontrollerwasdesignedandbuiltbyusingtheF0MC0Ntoolbox.Thefractionalorderandwerepicked,andbothfactorswerevariedindividuallytoseetheinfluencetothecontroleffects

5、.Intherangeof0~1,thefactorhasbiggerinfluencethanthefactor.FixingtheoptimalparametersofPID,theoptimalfractionalorderfactorsweredetermined.Thesimulationshowsthecontrollermeetsthetechnicalrequirement,andontheBodediagramitcanbeseenthatthesystemiSstable.Keywords:rauliccontroZ;fractiona1

6、.order呦;optimaZP转向器疲劳试验台是用于模拟汽车转向时,所液力控制系统,承载对象主动运动,力指令信号为实受地面摩擦等负载的模拟加载平台.测试台通过在现运动负载的函数,加载系统在跟随其运动的同时实验条件下再现转向器所受负载,考核汽车转向系进行加载.系统需要同时控制承载对象和模拟负统的性能指标和使用疲劳寿命.本系统是被动式电载,同时要实现力信号的曲线加载.收稿日期:2014—05—16基金项目:上海市自然科学基金资助项目(12ZR1420700)第一作者:麦~;-E(1962一),男,副教授.研究方向:精密检测及控制.E-mail:m2OO5sh@

7、163.com590上海理工大学学报2015年第37卷传统的PID控制器是工业控制中最常用的,而检测并转换成电压信号,与伺服控制器的输入电压将分数阶控制理论和PID控制器整定理论相结合,信号比较,修正误差.图1左侧是转向系统,质量这是一个新的研究方向.PodlubnyE2l在1999年提出合并简化为轴向方向的一个质量Ⅲ,通过齿轮齿条了分数阶PID控制器,记为PI,其中添加了积分传递至转向管柱;左上是一个阀控液压马达,通过输和微分的阶次和作为两个可调参数,当和入信号,控制液压马达运动.取0或1时,是特定情况的传统PID控制器.分数阶控制点的意义是对经典的整数阶

8、PID控制的扩展,平面上任意点都可以选取,使得结构更

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