液压位置伺服系统的模糊滑模控制器设计
汤青波,张国新,梁建伟
(江西理工大学机电工程学院,江西赣州 341000)
摘 要:针对液压位置伺服系统存在比较大的不确定性及干扰,提出了一种新的模糊滑模控制方法。用模糊控制器逼近滑模控制中的等效控制,通过不连续控制以保证闭环控制系统的稳定性,用饱和函数平滑不连续控制以抑制抖振。仿真和实验结果表明,该方法不仅能实现快速、准确跟踪,有效抑制抖振,并且对参数变化及外力扰动具有很强的鲁棒性。
关键词:液压位置伺服系统;滑模控制;模糊控制
中图分类号:TP271 文献标识码:B 文章编号:1000-4858(2006)05-0029-03
1 前言
液压系统工作环境复杂,系统存在比较大的不确定性,如流体的压缩性和流量压力关系引起的非线性,内漏引起的死区,以及液压系统的线性化所引起的诸多不确定等,而且许多液压系统都存在外部负载干扰。
而系统要求稳态误差小、快速性好,这给控制系统的设计带来很大的困难。文献[1]对液压系统采用一般的变结构控制,系统存在较大的抖振。文献[2]采用变结构自适应控制,算法复杂,难以实时实现。
本文采用模糊滑模控制的方法设计液压位置伺服系统,用模糊控制逼近滑模控制中的等效控制,使系统的状态保持在滑动平面上,通过不连续控制以保证闭环控制系统的稳定性,用饱和函数平滑不连续控制以抑制抖振。
2 液压位置伺服系统的数学模型
液压位置伺服控制系统由控制器、电液比例阀、液压缸和位置传感器组成。
(1)电液比例阀的传递函数:
(2)系统对外部干扰的鲁棒性 假设系统的F为白噪声干扰,图1d、1e分别为加干扰后FSMC、PID响应曲线。由图可见,PID受干扰影响大,而FSMC稳态误差很小、输出无振荡,受干扰影响小。说明模糊滑模控制对外部干扰具有很强的鲁棒性。
5 实验结果
由工控机、数据采集卡PCI2003及labview7.0软件组成基于虚拟仪器的液压位置伺服实验系统。图1f为液压伺服系统在模糊滑模控制作用下的位置响应曲线,由图可见,系统能实现快速、准确地定位,稳态误差小,无抖动,取得比较好的控制效果。
6 结论
本文对液压位置伺服系统采用模糊滑模变结构控制。仿真和实验结果表明,模糊滑模控制系统不仅稳态、动态性能良好,而且对液压位置伺服系统的参数扰动、未建模部分及外部干扰具有很强的鲁棒性,获得了满意的控制效果。
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