位置伺服系統(tǒng)PID控制策略研究與應(yīng)用.pdf

1、LED芯片測試與分揀系統(tǒng)含有眾多位置伺服系統(tǒng)，高性能的位置伺服系統(tǒng)是LED芯片檢測與分揀的關(guān)鍵技術(shù)之一。由于LED芯片尺寸、排列間距極小，因此LED芯片檢測與分揀對位置伺服驅(qū)動系統(tǒng)的動、靜態(tài)性能要求很高，具體說來就是定位精度高、響應(yīng)速度快、調(diào)速范圍大和抗干擾能力強。
　　 位置伺服系統(tǒng)是一個強耦合、含有多種不確定性的非線性時變系統(tǒng)，難以獲得精確數(shù)學(xué)模型。針對位置伺服系統(tǒng)實際應(yīng)用中的基本要求以及控制存在的主要問題，對系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行

2、理論分析，建立一套系統(tǒng)化的控制方案，并希望將研究成果應(yīng)用到工程實際中，以期取得良好的控制效果。本文主要介紹了位置伺服系統(tǒng)機理模型分析、數(shù)學(xué)模型建立和相關(guān)控制策略的分析與設(shè)計，并將部分控制策略應(yīng)用于LED芯片檢測與分揀的位置伺服系統(tǒng)，取得了一定應(yīng)用效果。
　　 ⑴分析永磁同步電機的運行特點和工作原理，討論其數(shù)學(xué)模型。針對永磁同步電機非線性、強耦合的特點，利用矢量控制原理對電機模型進(jìn)行解耦。在此基礎(chǔ)上，分析位置伺服系統(tǒng)電流環(huán)、速度環(huán)

3、、位置環(huán)的三環(huán)控制結(jié)構(gòu)和機理模型。
　　 ⑵以交流位置伺服的二階系統(tǒng)為研究對象，利用遞推最小二乘法辨識模型參數(shù)。在辨識出二階系統(tǒng)模型參數(shù)后，采用Takahashi方法整定PID控制器參數(shù)初值。針對常規(guī)PID控制的超調(diào)量大、穩(wěn)定時間長等問題，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)辨識器提供的Jacobian信息對PID參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。
　　 ⑶模糊PID控制是智能控制的一個重要研究方向。利用系統(tǒng)階躍響應(yīng)曲線相平面分析，結(jié)合專家經(jīng)驗制定模糊PID控制規(guī)

4、則，降低對專家經(jīng)驗的依賴性。仿真結(jié)果表明：與常規(guī)PID控制相比，模糊PID控制能降低系統(tǒng)超調(diào)量，提高了系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能。
　　 ⑷當(dāng)系統(tǒng)在大動態(tài)范圍運行時，常規(guī)模糊PID控制存在論域和模糊規(guī)則不能自調(diào)整的缺陷，這樣會影響系統(tǒng)的控制性能。因此，引入變論域思想，設(shè)計了一種基于模糊規(guī)則的變論域模糊PID控制器。仿真結(jié)果表明：變論域模糊PID具有超調(diào)量小、動態(tài)調(diào)節(jié)能力強的特點。
　　 ⑸利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自學(xué)習(xí)、自調(diào)整的能力，對論域自調(diào)整

5、機構(gòu)的參數(shù)設(shè)置進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，以減少論域自調(diào)整機構(gòu)設(shè)計的工作量。仿真結(jié)果表明：當(dāng)模糊劃分和模糊規(guī)則設(shè)計不夠合理時，經(jīng)過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)一段時間學(xué)習(xí)和訓(xùn)練后，變論域模糊PID控制器參數(shù)得到調(diào)整和優(yōu)化，一定程度上提高了控制器的性能。
　　 ⑹利用衰減比例法得到PID初始參數(shù)，并對LED芯片檢測與分揀的位置伺服系統(tǒng)進(jìn)行控制。從實際應(yīng)用效果來看，該PID控制存在超調(diào)、穩(wěn)定時間長的缺陷。針對這些問題，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對PID參數(shù)進(jìn)行初步調(diào)整和優(yōu)化，并