基于PMAC的模糊自整定PID算法的研究.pdf

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1、基于PMAC的模糊自整定PID算法的研究田崇兴，李锡文，胡照(华中科技大学机械科学与工程学院，湖北武汉430074)TheStudyofFuzzySelf——regulationPIDAlgorithmBasedonPMACTIANChong—xing，LIXi—Well，HUZhao(SchoolofMechanicalScienceandEngineering，HuazhongUniversityofScienceandTechnology，Wuhan430074，China)摘要：分析了基于PMAC的PID控制算法及参1PMA

2、C中PID算法及参数的整定数整定。提出了结合PMAC的模糊自整定PID算法，深入研究了其在伺服系统中的应用。最后利用PMAC提供了PID+速度／加速度前馈+PMACTuningPro软件给伺服电机输入阶跃信号NOTCH滤波的控制环算法，用户可根据系统的要和抛物线信号，并通过系统响应曲线对该算法加以求来合理地调整相关参数，最终达到系统所要求的验证。性能。除此外，PMAC也为用户提供扩展的伺服控关键词：PID算法；自整定；模糊控制；PMAc制算法，且支持用户自己编写的伺服算法]。中图分类号：TP273．4PMAC的PID控制算法的原理如

3、图1所示。文献标识码：A文章编号：1001—2257(2010)120060—04Abstract：ThepaperanalysedPIDcontrolalgorithmandcorrelatedparameterbasedonPMA(．Thepaperproposedfuzzyself——tuningPIDalgo—rithm，andstudiedonthealgorithmintheservosystem．Infinal，thestep—responsesignalandparabolicresponsesignalareinp

4、uttedbyadoptingPMACTuningProsoftware，andthealgorithmworkedthroughthesystemresponsecurve．Keywords：PIDalgorithm；self—regulation；fuzzycontrol；PMAC第1位置(速度)反馈图1PMAC的PID算法原理0引言图1中，K为比例增益(IX30)；K。为微分增益(IX31)；K，为速度前馈增益(IX32)；K为积分PMAC是美国DeltaTau公司2O世纪90年．溢‘IX33)；IM为积分模式(IX34)；K

5、ff为加速度推出的开放式多轴运动控制器，在伺服控制方嘶，前馈增益(IX35)；"为1X36；n为IX37；d为PMAC提供了P1D+Notch滤波器控制器，通过调1X38；d。为IX39。由图l可推导出：整比例增益、积分增益、微分增益(即PID控制)，速DAC=KP{K1，r(1一)R()+Kff(1—2z度、加速度前馈(feedforward)，摩擦增益等参数来+2)尺(z)+ER()一Y()][1+K，／解决系统特性问题一。。本文是对伺服控制系统(1—2)]一y(。)KD(1—2))PID算法进行研究，就闭环控制系统调试过程中遇

6、R()，y(z)分别为命令位置指令和实际位置反到的问题进行分析，提出了解决方法。馈。收稿日期：201007—28在PMAC运动控制系统中，PID参数的整定，·60·《机械与申．子》2O10(12)主要包括2方面的内容，一方面是整定PID的各项2．2模糊控制器的设计参数，另一方面是设置陷波滤波器的参数。PID参模糊控制系统是以模糊数学、模糊语言形成的数可借助于PMACTuningPro软件，利用经验来知识表示和模糊逻辑推理为理论基础，构成的一种整定；NOTCH陷波滤波器的参数是通过用户提供具有闭环结构的控制系统。模糊控制器的设计归结机

7、械系统的共振频率，PMAC自动计算出所需要的为模糊化过程、知识库(含数据库和规则库)、模糊推带通和带阻滤波器的特性及系数。理和精确化4部分l4]。2．2．1确定输入输出语言变量、基本论域及隶属函2基于PMAC的模糊自整定PID算数法的实现在模糊控制器中，输入语言变量为位置偏差值系统采用脉冲+方向的控制方式，控制精度要e及位置偏差变化率fC，输出语言变量为△K，，求高，对稳态特性和动态特性要求也很严格，并且工AK在模糊系统中，输入输出语言变量的取值元作环境较为复杂，固定的PID参数工作适应性差，素越多，控制精度越高，但是控制规则也相应

8、越复很难满足控制要求。因此，设计出一种结合PMAC杂，如果取值元素太少，描述变量变得粗糙，导致控的自适应PID控制算法，它能够认识环境条件的变制性能变坏，因此应综合考虑取值元素的选取数。化，对负载变化和系统干扰有一定的适应性，并自动经