文獻標志碼:A
DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.223566
中文引用格式: 謝觀靈,邵李煥,鄭長風. 基于改進模糊PID位置隨動系統(tǒng)控制[J]. 電子技術應用,2023,49(6):49-53.
英文引用格式: Xie Guanling,Shao Lihuan,Zheng Changfeng. Control of position servo system based on improved fuzzy PID[J]. Application of Electronic Technique,2023,49(6):49-53.
0 引言
直流有刷電機具有響應迅速、易于控制等優(yōu)點,在低速時能夠輸出高扭矩,廣泛應用在工業(yè)控制以及智能家居等領域。隨著位置隨動系統(tǒng)對控制精度和跟蹤性能要求的提高,其驅(qū)動電機的穩(wěn)態(tài)誤差和動態(tài)跟隨性能成為主要關注的參數(shù)。因此,如何使驅(qū)動電機快速、準確地跟蹤預定位置成為研究的主要目標。
目前,位置隨動系統(tǒng)控制普遍采用三環(huán)控制系統(tǒng)框架,由內(nèi)至外依次為電流環(huán)、速度環(huán)和位置環(huán)?;谌h(huán)控制系統(tǒng)框架,PID控制算法因其結(jié)構(gòu)簡單、參數(shù)調(diào)整方便,在位置隨動控制系統(tǒng)中得到廣泛應用。但由于直流有刷電機位置隨動系統(tǒng)是一個時變、強耦合的非線性系統(tǒng),PID算法無法同時滿足不同工況下的高性能控制需求。針對這一問題,許多學者將模型預測、遺傳、神經(jīng)網(wǎng)絡等控制算法代替PID算法,以增強位置隨動控制系統(tǒng)的抗干擾性能,但上述控制算法結(jié)構(gòu)復雜、計算量大,很難應用在實際的控制系統(tǒng)之中。付子義等提出一種基于伸縮因子的模糊控制方法,通過對模糊PID的論域進行調(diào)整,提升了無刷直流電機的轉(zhuǎn)速動態(tài)性能;王旭鋒等運用神經(jīng)網(wǎng)絡控制與模糊控制理論,將單神經(jīng)元與模糊PID的優(yōu)點相結(jié)合,提高了位置隨動系統(tǒng)的靜態(tài)、動態(tài)跟蹤性能;陳帥等通過對模糊規(guī)則庫調(diào)整與改進,提升了伺服系統(tǒng)跟蹤精度和抗干擾能力。上述模糊PID改進方法一定程度上改善了位置隨動系統(tǒng)的跟蹤性能,但單純地依據(jù)位置誤差以及誤差導數(shù)進行參數(shù)調(diào)整,無法有效地抑制負載擾動,在寬負載范圍的控制效果不佳。
基于上述研究,本文通過設計負載觀測器實時觀測位置隨動系統(tǒng)電機負載轉(zhuǎn)矩,制定參數(shù)調(diào)整規(guī)則,將負載轉(zhuǎn)矩作為調(diào)節(jié)因子引入模糊PID控制器中,實時調(diào)節(jié)模糊PID控制器參數(shù),增強了系統(tǒng)的抗負載擾動能力。
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作者信息:
謝觀靈,邵李煥,鄭長風
(杭州電子科技大學 新型電子器件與應用研究所,浙江 杭州 310018)