基于變論域模糊PID的數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著電力電子技術(shù)、控制理論和微處理技術(shù)等相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展,伺服系統(tǒng)的性能不斷提高,伺服系統(tǒng)在各個(gè)領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。盡管近些年來,我國在伺服系統(tǒng)的研究方面有了較大的進(jìn)步,但是和國外先進(jìn)水平相比還存在著很大的差距。國產(chǎn)伺服系統(tǒng)由于性能不夠優(yōu)異,主要集中在中低端應(yīng)用場合,高精端場合使用的伺服系統(tǒng)大都是依靠國外進(jìn)口。所以研究伺服系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)具有重要意義。
　　本課題主要是針對(duì)目前高校缺少伺服系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)及一些伺服實(shí)驗(yàn)平臺(tái)控制程序

2、不透明,難于控制算法二次開發(fā)的問題。為了教學(xué)和科研方面的需要,本文對(duì)伺服系統(tǒng)及其位置環(huán)控制器進(jìn)行了研究與設(shè)計(jì),所做的主要工作如下:
　　搭建開放型三軸伺服實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。本文在詳細(xì)介紹了三種伺服系統(tǒng)工作原理的基礎(chǔ)上,對(duì)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)采取了最適當(dāng)?shù)慕泳€。本實(shí)驗(yàn)平臺(tái)利用機(jī)計(jì)算機(jī)作為上位機(jī);利用基于PCI總線的研華PCI-1711數(shù)據(jù)采集卡實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集;利用Matlab中的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集功能模塊RTWT、代碼自動(dòng)生成模塊RTW及其強(qiáng)大的數(shù)據(jù)運(yùn)算

3、功能實(shí)現(xiàn)了伺服系統(tǒng)中位置環(huán)的實(shí)時(shí)控制。
　　研究和設(shè)計(jì)伺服系統(tǒng)位置環(huán)的控制算法。在此平臺(tái)的基礎(chǔ)上本文研究了變論域模糊PID控制算法。由于位置伺服系統(tǒng)比較復(fù)雜,是一種非線性、時(shí)變的系統(tǒng),傳統(tǒng)PID控制不能使系統(tǒng)達(dá)到較好的伺服性能。在本課題中主要是通過在位置環(huán)中加入先進(jìn)的控制方法來提高伺服系統(tǒng)的伺服性能。本設(shè)計(jì)從控制算法入手,將模糊控制和傳統(tǒng)PID控制相結(jié)合,設(shè)計(jì)了模糊PI控制器。又針對(duì)在輸入誤差變化范圍大時(shí),控制器的論域較難選定的問

4、題,在模糊PI控制器中加入了變論域部分。根據(jù)輸入誤差和誤差變化率的大小實(shí)時(shí)地調(diào)整模糊控制器的量化因子和比例因子,從而達(dá)到改變基本論域的目的,使模糊PI控制器具有更好的自適應(yīng)性。文中對(duì)控制器的設(shè)計(jì)過程做了詳細(xì)的介紹,并通過仿真驗(yàn)證控制算法的優(yōu)越性。
　　最后,在本課題搭建的伺服實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上對(duì)變論域模糊PI控制算法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,通過觀察實(shí)驗(yàn)波形可以證明變論域模糊PI控制器具有較好的控制性能。最后通過應(yīng)用插補(bǔ)算法實(shí)現(xiàn)伺服系統(tǒng)中X軸和Y軸的