基于CMAC和PID的丝杠导轨疲劳加载系统智能控制研究.pdf

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1、机械设计与制造第3期l52MachineryDesign&Manufacture2013年3月基于CMAC和PID的丝杠导轨疲劳加载系统智能控制研究高育帼，高宏力，彭路星，徐礼平(西南交通大学机械工程学院，四川成都610031)摘要：在丝杠副、导轨副疲劳加载寿命预测试验台研制中，保证加栽系统的高精度与高实时性是设计核心与控制难点。由于电液伺服阀控缸系统中非线性和不确定性因素的存在，传统控制方法难以保证理想加载效果。因此为提高系统加载精度和响应速度，提出一种基于小脑模型神经网络CMAC和经典PID的复合控制方案。通过对不同加栽信号的跟踪控制仿真，

2、结果证明，该方法能够显著提高控制系统的快速跟踪能力，减小跟踪误差，对于消除系统的不确定性具有良好的控制作用。关键词：CMAC神经网络；PID；复合控制；伺服系统中图分类号：TH16；TH703．4；TP18文献标识码：A文章编号：1001—3997(2013)03—0152—03ResearchonIntelligentControlMethodofScrewandGuidingRailFatigueTestLoadingSystemBasedonCMACandPIDAlgorithmGAOYu-guo，GAOHong-li，PENGLu-xi

3、ng，XULi-ping(SchoolofMechanicalEngineering，SouthwestJiaotongUniversity，SichuanChengdu610031，China)Abstract：Inthedesignsof~igueloadingtestbenchtopredictthescrewandguidingraiZpairacceleratedlife，ahighprecisionandhighrealtimeoftheloadingsystemisensuredtobethecoreanddiffwultyofd

4、esign．Fortheexistenceofuncertaintiesandnonlinearcharacterist~sintheservovalvecontrolledhydrauliccylindersystem，thetraditionalcontrolmethodisdifficulttoguaranteetheidealcontroleffect．Inordertoimprovetheprecisionandtheresponsespeedofsystemloading，aschemebasedonCMACneuralnetwor

5、kandPIDcompoundcontrolmethodispresented,erthesimulationofdifferentloadtrackingcontrol，ithasbeenprovedthatthemethodiscapableofgreatlyimprovingtrackingabilityofthissystemandreducethetrackingerror．Namely，thismethodhasagoodcontroleffectoneliminatingtheuncertaintyofthesystea,KeyW

6、ords：CMACNeuralNetwork；PID；CompoundControl；ServoSystem1引言经网络以其强大的任意非线性表达能力，逐渐引起了学者们的注意并在上世纪九十年代达到前所未有的研究热潮，其中，小脑模丝杠、导轨作为数控机床、包装机械等有直线传动和定位需型神经网络(CerebellarModelArticulationController，CMAC)是一求设备的关键部件，其性能退化将大大影响产品生产质量和生产种表达复杂非线性函数的表格查询型自适应神经网络，能够有效效率，因此探索丝杠副、导轨副在不同工况下的性能变化趋势，对

7、应用于非线性函数逼近、动态建模、控制系统设计等并以其特准确评估其剩余寿命具有重要的理论意义和实用价值l-21。在丝杠有的局部学习能力、泛化能力、连续输入输出等优越性能，使其具副、导轨副寿命预测试验台中，充分利用液压驱动速度快、负载刚有更好的复杂动态环境下非线性逼近、实时控制能力。以经典度高、力比重大等优点，通过电液伺服加载系统为导轨副提供横向PID控制为基础，结合CMAC，构建CMAC+PID复合控制结构，实和垂向的模拟负载，由磁粉制动器为丝杠提供轴向负载，以模拟各现前馈反馈控制。详细探讨控制器的设计过程并针对试验台进行种工况。由于实际应用中电

8、液加载系统具有很多复杂特陛，如电液仿真，结果表明，该方法能显著提高系统加载力的跟踪控制能力。伺服阀的非线性、液压系统的饱和非线性、工作死区、交叉耦合、