智能PID参数自整定技术在伺服系统中的应用.pdf

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1、智能Pm参数自整定技术在伺服系统中的应用林青松。等智能PID参数自整定技术在伺服系统中的应用AppIicationOfInteIligentPIDParametersAuto—tuningTechnologyinSerVOSystem林舌松钒玉鲜王穹晓(河南科技大学电子信息工程学院，河南洛阳471003)摘要：针对常规PID控制参数整定困难，且受时变、非线性等因索影响而不能达到预期控制效果的实际情况，提出了RBF网络动态辨识的BP神经网络PID参数自整定算法。此算法可实现PID控制参数的在线自整定和优化

2、；同时，将算法应用于伺服控制系统中，以VC++6．O和Matlab为开发和仿真工具，对动态辨识神经网络智能PID参数自整定方法进行仿真研究。仿真结果表明，控制算法鲁棒性强、响应速度快，可用于控制参数时变的非线性系统。关键词：伺服系统参数自整定PlD控制BP神经网络RBF辨识Matlab仿真中图分类号：吼73+．2文献标志码：AAbstract：Inaccordancewit}ltlleactualconditionsofconventionalPlDcon仃oltuning，i．e．di硒cultt0r

3、eachexpectedcontr；0lefrectsbecauseofthei胡uenceoftiInevaryingandnon—linearity，thenewalgorithmba8edonRBFneuralnetworkdynamicident币cationforPlDpmmete瑙au—to—tuningisproposed．Thealgorithmimplementsonlineauto—tuningandoptimizationforPIDcontrolparameters；．naddi

4、tion。ithaBbeen印pliedinservo8ystemandsimulatedwi出thesoftwaretools0fVC++6．OandMadab．‘I．}Iere冉ultofsimulationindicatestha¨hecontmlalgorithmfea—tIlreshighrobustnessandr印idresponsespeed，itcanbeusedinnorIlinearsystemwithtimevaryingpammeters．Keywords：Servosyste

5、mPi蚰meter8auto—tuningPIDcontmlBPneuralnetworkRBFident讯cationMadabsimulation0引言伺服控制系统被广泛应用于航空航天和军事领域，特别是高动态、高精度伺服系统。这些控制系统对电机的运动性能提出了很高的要求，要求伺服系统的控制参数能够在线自调整并始终处于最佳状态。一般设定的PID控制参数是在反复整定的基础上得到的，整定过程繁琐复杂、耗时费力，且伺服电机的实际运行状态难以观测，对不同参数的实际控制效果难以评价。因此，研究伺服系统控制参数的

6、自整定技术具有十分重大的工程实践意义和理论研究价值¨。2’。本文主要介绍在伺服系统参数整定平台下，通过仿真软件对PID控制参数自整定算法进行仿真实现，并在VisualC++6．0环境下开发系统中的图形和通信界面，实现系统的动态管理和数据传输。1系统平台设计伺服系统对控制的实时性和精度要求较高。因此，系统测试平台要与实际伺服电机静态特性保持一修改稿收到日期：20lO—06一12。第一作者林青松，男，1965年生，1988年毕业于清华大学机械工程系，获硕士学位．副教授；主要从事检测技术与自动化装置、计算机应

7、用技术方面的研究。《自动化仪表》第32卷第2期2011年2月致，并应具备友好的人机交互功能，以便于系统维护和调试。1．1总体测试电路设计伺服系统由上位Pc机、DsP控制电路、保护电路、隔离电路、电源模块和被控电机等部分组成，总体测试电路结构如图1所示。上位PC机嚣严翟固睡刊固匝刊皇竺兰竺I峥伟碱牺匝酬电躲块H凝l几面1几面1#气焉孑—马l光电编码器M图l总体测试电路结构框图Fig．1Stmctureofdetectingcircuit1．2软件编程实现伺服系统采用VC++6．0为开发工具开发控制参数自整

8、定界面。如图2所示，控制参数自整定界面包括端口没置、电机参数设置、电机运行控制和状态显示等部分。端[】设置部分通过cOMl和c0M2串口实现测试电路之间的通信，且在通信之前应首先对端口的各项参数进行设置。在测试电路中，实时数据通过串59智能PID参数自整定技术在伺服系统中的应用林青松。等行口向下位机发送控制参数，并同时接收上传的数据；下位机通过软件对实时数据进行分析和调整，从而得到相对满意的PID控制参数，实现伺服系统PID控制参数的在线自