液壓位置伺服系統(tǒng)的模糊PID控制研究

　　本文使用模糊控制方法實(shí)現(xiàn)對PID參數(shù)的在線調(diào)整，模糊控制的輸入為誤差 和誤差變化率 ，輸出為PID三個(gè)參數(shù)的調(diào)整量△kp 、△ki和△kd。根據(jù)液壓位置伺服系統(tǒng)設(shè)定 的基本論域?yàn)閇0.6,0.6], 的基本論域?yàn)閇0.3,0.3]，其對應(yīng)模糊論域均取為｛-3,-2,-1,0,1,2,3｝，故量化因子 現(xiàn)取誤差e和誤差變化率ec的模糊集E, EC=｛NB,NM,NS,Z,PB,PM,PB｝,且其隸屬度函數(shù)均如圖3所示：

圖3 誤差的隸數(shù)函數(shù)

　　模糊控制的輸出△kp 、△ki和△kd的模糊論域分別為｛-3,-2,-1,0,1,2,3｝、｛-0.06,

　　-0.04,-0.02,0,0.02,0.04,0.06｝、｛-0.3,-0.2,-0.1,0,0.1,0.2,0.3｝，并且其模糊集均為｛NB,NM,NS,Z,PB,PM,PB｝。三個(gè)輸出變量的隸屬函數(shù)同輸入誤差 和誤差變化率 相同，都用三角函數(shù)，在此不一一列出。

　　在對精確量進(jìn)行模糊化后，根據(jù)各量的模糊集和隸屬函數(shù)，采用MAX-MIN模糊推理可以分別推導(dǎo)出模糊輸出變量△kp 、△ki和△kd的模糊規(guī)則表，其中很重要的一點(diǎn)是必須根據(jù)理論知識(shí)和工程經(jīng)驗(yàn)考慮PID三個(gè)參數(shù)的作用及相互間的關(guān)系。

　　根據(jù)表1、2、3的模糊規(guī)則推理出的模糊輸出量，通過反模糊化即可得到PID三參數(shù)的實(shí)際精確量，從而實(shí)現(xiàn)對PID的在線調(diào)整。為實(shí)現(xiàn)更好的模糊控制效果，本文使用取中位數(shù)的反模糊化方法。

4. MATLAB仿真結(jié)果

　　選取DYC1-40L型電液伺服閥，其參數(shù)為：q_n=40L/min，實(shí)際供油壓力。液壓缸參數(shù)為：。在Matlab中利用Simulink建立PID控制與模糊PID控制的階越響應(yīng)仿真模型，并加入幅值為1的白噪聲干擾來仿真模型的時(shí)變。仿真波形如下圖：

5. 結(jié)論

　　仿真結(jié)果顯示，PID設(shè)定參數(shù)相同的情況下，加入模糊控制實(shí)時(shí)修正PID的參數(shù)，可以更好的控制被控對象。由圖4、圖5可以看到，PID參數(shù)一旦固定，在時(shí)變狀況下的適用性受到很大制約，而模糊PID通過在線自調(diào)整參數(shù)，使控制性能一直保持在最優(yōu)狀態(tài)下，有更好的控制精度和魯棒性。此外，在調(diào)整模糊控制參數(shù)時(shí)，應(yīng)特別重視量化因子與比例因子的作用。