电液位置伺服系统的模糊滑模控制研究
摘要:针对电液位置伺服系统的位置跟踪控制问题,在滑模控制理论的基础上,加入模糊控制理论,提出了一种模糊自学习滑模控制方案。通过设计模糊控制器,用模糊输出代替滑模切换控制,将该控制方法应用于电液位置伺服系统的研究中,仿真实验结果表明该控制方案的有效性,跟踪性能良好,能有效削弱抖振。
关键词:电液位置伺服系统;滑模控制;模糊控制
在电液位置伺服系统中,由于存在外界干扰力、液压油泄漏、液压油质量、液压油温度等不确定因素,使得电液位置伺服系统是一种典型的非线性系统,动态特性十分复杂,因而一般的控制算法难以得到好的控制效果[1]。滑模变结构控制可以通过控制器结构的不断调整和变化,有效地控制具有参数变化和外部扰动的被控制对象,但是滑模变结构控制中用于处理不确定项的切换控制将使系统产生抖振现象[2]。目前最常用的消除抖振方法是边界层方法,但是边界层厚度的选择是一个很困难的问题。鉴于此,本文在滑模控制的基础上,引入模糊控制理论,实验仿真结果表明该控制方案的有效性,能大大地削弱系统的抖振并具有良好的跟踪性能。系统的状态保持在滑动模态超平面内所需的控制量,后者是为克服不确定项的影响,使系统状态在滑模面上滑动。过大的切换控制将引起抖振输入,这样系统轨线不可能保持在此切换面上运动,而是在切换面附近来回切换,引起该系统的抖振。
根据实际测得电液位置伺服系统主要参数值为依据,针对电液位置伺服系统的位置跟踪控制问题,将模糊自学习滑模控制和常规滑模变结构控制
算法进行仿真控制分析,在同样参数变化和外负载力条件下,输入一个阶跃信号,通过考察跟踪单位阶跃信号x(t)=1的效果对控制算法进行比较分析。相比常规滑模控制,模糊自学
习滑模控制能较快跟踪期望的位置输出信号,提高了电液位置伺服系统的跟踪性能和精度。未加边界层的滑模控制信号曲线在零点附近产生了严重的抖动现象,在此不利于系统的控制。模糊自学习滑模控制信号曲线没有产生抖振现象,它光滑了滑模控制中的不连续控制,消除了常规滑模控制中的抖动现象,模糊环节起到作用,在此,模糊自学习滑模控制更利于本系统控制。
本文针对电液位置伺服系统是一种典型的非线性系统,在跟踪控制问题上,提出了一种模糊自学习滑模控制方案。仿真结果表明,与常规滑模变结构控制相比,提高了电液位置伺服系统的跟踪性能和精度,并能大大削弱抖振。
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