路灯车行驶系统控制器模糊自整定PID控制策略, 路灯车出租

     路灯车行驶系统控制器模糊自整定PID控制策略, 路灯车出租, 番禺路灯车出租, 番禺路灯车租赁 路灯车的行走液压系统是典型的机-电-液耦合系统,具有动态响应速度快、精度高等优点;但因电液比例阀存在迟滞问题,系统控制器采用脉宽调制的控制方式,利用EPEC2023产生两路脉宽调制方波信号驱动变量泵电磁阀。由于经典的PID控制器算法简单、可靠性高,但运行过程中产生超调大,无法实现非线性系统精确控制;作为智能控制之一的模糊控制引入了模糊推理,有较强的自适应能力,对非线性、大延迟等复杂系统有良好的控制效果,但缺乏在线自学习或自调整的能力。本路灯车液压行驶系统的控制方案采用将PID控制和模糊控制两种方式结合,使其不但能具有较强的适应性,而且能有效地实现人的控制策略和经验。控制系统框图。该控制方案用模糊推理来确定PID参数,即根据系统偏差e和偏差变化率ec,用模糊控制规则在线对PID参数进行修改。其实现过程为先找出PID各个参数与偏差e和偏差变化率ec之间的模糊关系,在运行过程中不断检测e和ec,在根据模糊控制原理来对各参数进行在线修改,以满足在不同e和ec时对控制参数的要求,使控制对象具有良好的动、静态性能,计算量小,易于实现。

   语言变量及模糊集的定义本方案选择路灯车行驶速度偏差e及速度偏差变化率ec的语言变量E与EC作为输入语言变量,输出语言变量选择KP、KI、KD。将控制系统中速度传感器测量的实际转速与系统设定的转速值进行比较,获得速度误差和误差变化率,其变化范围定义为模糊集上的论域。在我国使用的路灯车工作速度都小于等于6m/s,此处确定速度偏差的基本论域为(-0.6,0.6),模糊规则采用Mamdani规则,e、ec分七档:负大、负中、负小、零、正小、正中、正大,分别表示为NB、NM、NS、ZE、PS、PM、PB,其模糊集合为:e,ec={NB,NM,NS,ZO,PS,PM,PB}语言变量E和EC的模糊子集均为{零,小,中,大},并简记为{Z,S,M,B}。各模糊子集的语言值隶属函数取为三角形。

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     参数调整规则的制定, PID参数的模糊整定须考虑系统的稳定性、相应速度、超调量和稳态精度等各方面特性,在整定过程中参考以下几条原则:(1)比例环节的作用是成比例地反映系统的偏差信号e,偏差信号一旦产生,控制器立即产生控制作用,比例增益KP增大,加快响应速度,减小系统稳态误差,提高控制进度,但过大会使系统产生超调,甚至导致不稳定。(2)积分控制环节的作用主要是消除系统静态误差,但KI过大会加大超调,甚至引起震荡。(3)微分环节可以改善系统的动态性能,提高系统的相位裕度,增加系统的稳定性,但同时会放大噪声,使控制器对系统噪声敏感,增加整定难度。由于在对PID参数的模糊自整定中,模糊推理系统已经把偏差的微分作为它的一个输入,如果再对参数KD进行模糊整定,则系统对微分作用会太敏感,所以本方案只对KP、KI进行整定。根据参数调整规则和语言变量的设定,针对不同阶段可以总结出e和ec建立了整定参数KP、KI的模糊推理规则如表1所示。

    软件实现, EPEC2023型可编程控制器软件可分为系统软件和用户程序两部分。系统软件由制造商固化在机内,用于控制PLC本身的运作;用户程序由用户编制并输入,用以控制外部对象的运行。控制系统的软件设计就是在硬件设计的基础上,根据要实现的控制要求,使用特定的编程软件编制合理的用户程序,实现对行驶系统逻辑上的控制和对输出速度信号进行计算和比较得出偏差信号实现速度闭环控制功能。根据路灯车液压行驶系统泵控马达的特点,按照模块化设计的思想,将程序划分为系统标定子程序、工作子程序、行驶子程序、原地转向子程序、斜坡函数子程序、滤波子程序、模糊自整定PID算法子程序等,系统主程序流程图如图4所示。

      仿真结果本文采用专用数值计算软件MATLAB进行动态仿真分析,根据路灯车行驶速度控制系统和模糊自整定PID控制系统结构,在SIMULINK模型窗口中建立行驶电液控制系统仿真模型(图5)。利用MATLAB语言中SIM-ULINK和FUZZY工具箱进行了动态仿真实验。在仿真分析过程中,将代表速度大小的阶跃脉冲加载到SIMULINK模型中模拟路灯车的突然加速或减速,此处设定12m/min输入速度阶跃信号。相应液压马达转速为76rad/s,响应曲线;去掉参数模糊自适应调节模块,最大误差13μm,小于空间误差15μm,空间误差裕度为20%,达到空间精度15μm的目标。验证了该方法的可行性。http://www.guangzhoushengjiangchechuzu.com/

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