基于模糊PID控制的拉弯机控制系统的研究.pdf

《基于模糊PID控制的拉弯机控制系统的研究.pdf》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、422010年4月中国制造业信息化第39卷第7期基于模糊PID控制的拉弯机控制系统的研究邓辉，徐娅萍，房泽鲁，陈自立(西北工业大学机电学院，陕西西安710072)摘要：针对一般控制方法对拉弯机难以达到预期的控制效果，提出了模糊自适应PID控制方法。用MATLAB仿真比较模糊自适应PID控制和常规PID控制效果，结果表明模糊自适应PID控制更能提高系统的动静态特性。关键词：模糊控制；PID；拉弯机；伺服阀；仿真中图分类号：TP273．4文献标识码：B文章编号：1672—1616(2010)07—0042—05拉弯机是用于制造尺寸

2、大、外形准确度要求较器PLC实现了对拉弯机的智能控制，文献[23采用高、相对弯曲半径大的变曲率挤压和板弯型材弯曲常规PID控制实现了对拉弯机的控制。件[。其控制特点是通过液压驱动实现主拉力、本文中，采用模糊PID控制对拉弯机进行控制，侧压力、转台位移的混合控制。虽然液压系统具有既具有模糊控制灵活且适应性强的优点，又具有PID功率大、反应快速、精度高等特点，但其存在非线控制精度高的特，因而具有更好的控制性能。性、难以建立精确的数学模型等问题。同时在低速运行时容易出现爬行以及系统压力、流量不稳定等1拉弯机控制系统现象，容易造成力和

3、位移滞后及时间延迟等动态性拉弯机的被控量主要是力、位移和速度，其主能差的问题_2j。因此，如何使拉弯机具有较高的要是由工业控制计算机、D／A模拟量输出卡、A／D动态性能，成为拉弯机控制系统设计的关键。数据采集卡、比例阀、液压缸和传感器等组成闭环目前，在拉弯机控制系统研究中，拉弯机的控控制系统，如图1所示。制方法较多，如文献[1]采用工控机和可编程控制拉弯机控制过程是首先将给定值r(t)与传感图1拉弯机控制系统结构框图．器比较产生误差信号，由模糊PID控制器进行计力是恒定的，若表示从某平衡点初始状态开始的变算，其输出信号经过转换

4、，控制比例阀，从而控制液化量，则线性化的伺服阀流量方程为：压缸的油压、流量，进而驱动液压缸运动，并且通过QL=kqX一kcL(1)传感器得到当前力或者位移的值，经A／D转换器式中：z为伺服阀的阀芯位移；k。为阀的流量增反馈至控制系统。益；k为阀的流量一压力系数；PL为负载压差；QL1．1伺服阀流量方程为负载流量。拉弯机控制系统驱动机构采用活塞式双出杆1．2主拉力液压缸的流量连续性方程液压缸。确定伺服阀的流量方程，预先假定油源压为确定液压缸连续性方程，假设液压缸中各处收稿日期：2010—01—11作者简介：邓辉(1985一)，男

5、，湖南永州人，西北工业大学硕士研究生，主要研究方向为机械电子工程。·智能控制技术·邓辉徐娅萍房泽鲁等基于模糊PID控制的拉弯机控制窒兰压力始终是相等的，并且不会出现饱和或者空穴现函数为：象，管道内摩擦损失、流体质量等忽略不计。液压Gp()缸内油温和体积弹性模量是常数；液压缸的内、外Apkq(12)VMt泄漏为层流流动。故可得液压缸两腔流量连续性—t3+是Mts2+(A；+VtK)．s+ksKo~4方程为：式中k为总流量一压力系数。Cip(P一P2)一c=警+警(2)1．4主拉力液压缸伺服阀的建模伺服阀的动态特性可采用二阶环节表

6、示。设Cip(P一P2)一cepP2_Q2=+(3)输入电压为U，则其传递函数为：式中：Q1为进油流量；Q2为出油流量；V1为进油z(S)K腔体积；V2为出油腔体积；P1为进油腔压力；P2为(s)一++1(13)出油腔压力；Ci为液压缸内泄漏系数；C为液压∞缸外泄漏系数；为液压缸的粘性阻尼系数。式中：O9为固有频率；为阻力比；K为伺服阀增液压缸两腔体积可表示为：益。V1=Vol+Apxp(4)由于本文侧重于研究主拉力液压缸，故伺服放V2=Vo2一Apxp(5)大器可看作一比例环节。故可得：式中：1为进油腔初始体积；Vo2为出油

7、腔初始=K(14)体积；AP为活塞有效面积；却为活塞位移。由式(2)～(5)可得：1．5主拉力液压缸的控制对象的数学建模由式(10)～(12)，采用拉格朗日定理可得开环d+d=Ap鲁d(、6u)传递函数：假设活塞在初期处于中间位置，即进油腔和回G)=面(15)油腔初始体积相等，则有：Vo=Vo1=go2(7)V=2Vo(8)2模糊PID控制器设计由式(2)～(8)得：模糊控制是一种目前常用的典型智能控制方法，其无需建立被控对象的数学模型，在偏离工作QL=(ci十字+Ap+老(9)点的区域可明显改善控制的动态性能，同时对噪声对式

8、(9)两边求导得：也有较强的抑制能力，鲁棒性较好_3j。，QLApxp+CtpPc+vtsPL(10)2．1常规PID控制系统常规PID控制器结构简单、参数易于调整、适式中：Cp为液压缸总泄漏系数，且Ctp=Cip+应性广，其控制系统原理图如图2所示l3J。2。1．3主拉力液