基于模糊理论的数控伺服系统仿真研究

《基于模糊理论的数控伺服系统仿真研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、http://www.elecfans.com电子发烧友http://bbs.elecfans.com电子技术论坛基于模糊理论的数控伺服系统仿真研究施丽婷,黄筱调,洪荣晶（南京工业大学机械与动力工程学院,江苏南京,210009）摘要：在数控伺服系统中，当系统参数发生变化或者受到外界干扰时，采用PID控制容易导致过大的超调甚至引起震荡，从而使系统的动静态性能变差。本文提出一种模糊PID控制器，它结合了PID控制和模糊控制的优点，具有较好的自适应和抗干扰能力。以本研究所研制的数控高速铣齿机Z轴位置伺服系统为研究对象，在Matlab中分别采用PID和模糊PID控制进行仿真。结果表明，模糊P

2、ID控制器具有较强的鲁棒性和抗干扰能力，更能满足数控伺服系统的性能要求。关键字：模糊PID控制器；交流伺服系统；位置控制；MATLAB仿真中图分类号：TP273.4文献标识码：ＡSimulationonCNCservosystembasedonfuzzytheorySHILi-ting,HUANGXiao-diao,HONGRong-jing（MechanicalandPowerEngineeringDepartmentofNanjingUniversityofTechnology,NanjingJiangsu,210009,China）Abstract:Variationofthe

3、systemparametersandexternaldisturbancesalwayshappenintheCNCservosystem.WithaPIDcontroller,itmayleadtolargeovershootevenoscillation,thenthesteadystateanddynamicstateperformancewillbeworse.Inthispaper,afuzzy-PIDcontrollerwasproposed,anditincorporatedtheadvantagesofPIDcontrolandfuzzycontrol，whichh

4、adgoodperformanceofadaptationanddisturbancerejection.Basedonthez-axispositionservosystemofahigh-speedmillingmachineresearchedonourinstitute,simulationswerecarriedoutinMatlabwithPIDcontrollerandfuzzy-PIDcontroller.Theresultsshowthatthesystemhasstrongerrobustnessanddisturbancerejectionwiththelatt

5、er,whichcanmeettheperformancerequirementsoftheCNCservosystembetter.Keywords:Fuzzy-PIDcontroller;AC-servosystem;Positioncontrol;MATLABsimulation1前言数控机床的伺服系统是连接数控系统和数控机床主体的关键部分,其性能直接关系到数控机床的稳定性、响应速度及跟踪精度。在数控机床的交流伺服系统中，在交流电机参数时变、非线性以及负载扰动影响下，仍能保持良好的动态特性和稳态跟踪精度，是伺服系统研究面临的一个重要问题。传统的线性PID控制在交流伺服系统中应用

6、较广，但是由于参数适应性差，抗干扰能力弱等不足，难以满足数控伺服系统的要求。而模糊控制是一种智能控制方法，模拟人的逻辑思维推理规则，不依赖于对象精确的数学模型。而且对被控对象参数的变化不敏感，具有较强的鲁棒性，可以很好地用于克服交流伺服系统中非线性、时变、藕合等因素的影响。本文针对模糊控制稳态精度不高的缺点，将PID控制与模糊控制相结合，提出一种模糊PID控制器。它既具有模糊控制灵活性和抗干扰性强的特点，又具有PID控制稳态精度高的特点。2伺服系统的结构数控交流伺服系统通常采用具有位置、速度、电流反馈的三闭环结构，其原理框图如图[1][2]1所示。这样的三环结构可以使系统获得较好的静

7、态和动态性能。基金项目:科技部中小型企业创新基金05C26213400546基金项目:江苏高校高新技术产业发展项目JHB05-19http://www.elecfans.com电子发烧友http://bbs.elecfans.com电子技术论坛其中电流环、速度环为内环，位置环位外环。位置环的作用是保证系统静态精度和动态图1伺服系统原理框图跟踪性能，使整个伺服系统能稳定、高效运行。因此位置环是整个伺服系统设计的关键。本文采用模糊PID控制器作为位置调节器（电