一种步进电机模糊自整定pid闭环控制系统设计

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1、2013年7月机床与液压Ju1．2013第41卷第13期MACHINETOOL&HYDRAULICSVo1．41No．13DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2013．13．023一种步进电机模糊自整定PID闭环控制系统设计潘强，鞠玉涛(南京理工大学机械工程学院，江苏南京210094)摘要：针对高分子材料应力加载范围小、对象变化复杂的特点，从成本和精度方面综合考虑，搭建了一套步进电机控制的蠕变持久试验机系统。简要分析了其工作原理，并通过采用模糊控制、利用专家经验的方式建立模糊规则，设计了模糊自整定PID控制策略，对高分子

2、材料真实应力进行闭环控制。通过MATLAB仿真调节控制器参数，并对HTPB材料进行应力加载实验分析。结果表明：该控制系统具有成本低、可行性高、精度较高、快速和抗干扰能力较强等特点。关键词：高分子材料；蠕变持久试验机；应力；模糊自整定；步进电机；闭环控制系统中图分类号：TP183文献标识码：B文章编号：1001—3881(2013)13—081—5DesignofElectricalCreepTestingMachineControlledbyStepperMotorPANQiang，JUYutao(DepartmentofMechanical

3、Engineering，NanjingUniversityofScience&Technology，NanjingJiangsu210094，China)Abstract：Consideringcombinationofcostsandaccuracy，acreeptestingmachinesystemcontrolledbysteppermotorwascon—structedaccordingtothecharacteristicsofsmallstress—loadingrangeandcomplexchangingofpolymer

4、materials．ItsworkingprinciplewasAnalyzed．Byusingfuzzycontroltheory，fuzzyrulesandexpertexperience，thefuzzyPIDcontrolwasdesignedtocontroltheac—tualstressofpolymermaterials．Theparametersweredeterminedbysimulation．Accordingtoexperimentanalysis，theresultsshowthatithasthecharacte

5、rsoflow—cost，highavailability，highaccuracy，rapidityandsenselesstodisturbance．Keywords：Polymermaterials；Creeptestingmachine；Stress；Fuzzyself-tuning；Steppermotor；Closed—loopcontrolsystem高分子材料以其独特的结构和易改性加工的特的情况，前人在工业领域中多采用智能控制方法来提点，广泛应用于航空航天、医学研究和国防建设等领高控制系统的精度。DavidNASO等利用神经网

6、络和域。蠕变持久试验机是研究材料力学行为的装置。目复合学习规则补偿参数不确定性的影响，来控制管状前国内外的主要产品有机械式和电子式两种，电子式直线电机的定位；蔡建羡等将模糊控制策略应用到采用传感器电测技术和机电伺服控制技术⋯，能够完机器人控制中，并利用学习系统自动生成模糊规则，成蠕变、松弛、低周期疲劳等力学性能试验，其加载提高了机器人的控制精度；朴海国等采用PID神经精度高、功能齐全，引起了人们的普遍关注。但是，网络控制策略来控制风电机组偏航系统，以解决非线由于采用了大功率、高性能的电机及高强度机械装性和不确定性等问题；JeromeMENDE

7、S等采用自适置，成本较高，限制了其广泛的推广应用。如今，随应模糊控制器来解决工业环境下系统参数的变化引。着材料技术和电机控制技术的发展，针对高分子材料如今，智能控制方式在工业实际中的应用取得了长足应力加载范围小、对象复杂的特点，研究低成本、高的发展。复杂的控制策略计算复杂，收敛较慢，不利精度、大范围调速，适用于高分子材料的蠕变持久试于工业过程中实时控制。模糊控制以其简易性、可行验机具有重要的价值。性和快速性的优点，得到了广泛的应用”。目前，一般试验机中均采用PID控制，它在工业从成本、精度和加载范围方面综合考虑，研究选控制中应用最为广泛，其调

8、节过程的品质主要取决用步进电机来搭建电子式蠕变持久试验样机。考虑到于PID控制器中各个参数的整定。虽然人们对于不同高分子材料加载过程中应力变化的复杂性，针对试件模型