模拟PID控制来满足数控机床的伺服系统工具.doc

模拟PID控制来满足数控机床的伺服系统工具 文摘 数控机床伺服系统是一个复杂的机电耦合系统。由于时变的特征参数、负载扰动和电机非线性,很难模型控制系统准确。这一方法提出了一种模糊自适应PID控制器设计的PID控制器与模糊控制器相结合的基于数学模型的数控机床伺服系统。控制器是用于控制饲料伺服系统,获得更好的控制性能。仿真结果表明,该方法不仅没有静态变形,但也有小的快速响应 过度。这种模拟自适应PID控制器具有较高的稳定性和准确性。 关键词:模糊控制;PID控制;自适应;饲料伺服系统 1。介绍 数控机床的伺服控制系统是控制系统使用一个错误传统的PID控制方法。PID控制器是广泛应用于工业过程控制并且取得了良好的控制效果，组合结构简单,容易控制和非静态误差。然而,传统的PID控制主要是控制一个线性的过程,确定性模型。事实上，饲料伺服系统的运行状态是复杂的,其参数变化和模型的不确定性。由于给水系统动力学模型不仅与摩擦特性有关,但也考虑扰动转矩的因素,尤其是采取了机械系统阻尼、惯性,考虑刚度和其他参数,PID参数很难变得更好。 Jee.Y科伦[1]介绍了一种自适应模糊逻辑控制器(AFLC)精密轮廓加工,同时调整输入和输出隶属度函数。L.Y.郭,J.Y.日元[2]讨论了利用遗传算法(GA)优化多轴数控伺服控制器机中心。周[4]建立了two-input和一个变速循环模糊控制器比常规PID控制,获得更好的控制性能。蜀[5]认为数控机床的伺服系统可以控制的PID控制器相结合的方法所设计的模糊逻辑应用程序位置控制器。刘[6]提出的方法遗传算法优化模糊控制规则用于采用模糊控制系统和PID 可以在线调整控制参数。 由于模糊控制的强棒性的优势,不太敏感的参数控制对象敏感度低。本文提出的模糊控制相结合传统的PID控制应用于数控机床伺服控制系统。该控制器不仅模糊控制的灵活性和适应性的优势,但也有高精度的特点。PID控制可以自动调整控制器参数的实时控制对象具有非线性、时变和随机的。 2 进取伺服系统建模 数控机床通常是由数控系统,饲料伺服系统、工作台等组件。提要伺服系统一般由交流伺服电机、滚珠丝杆、线性指针和测量系统。而饲料伺服系统接收控制命令,它驱动工作台 快速发展和顺利。伺服驱动系统在工业领域起着重要的作用。因为机器的性能是影响系统的运动精度的。测量系统由位置、速度传感器,如光栅脉冲编码器和放大器电路。它实现了位置反馈、速度反馈实现闭环控制。x轴饲料伺服系统是图1所示(a)。 在饲料伺服系统,电动机旋转后的变化控制秩序,和它的角位移转换为所需的线性位移work-table的机械传动screw-nut设备和高精度齿轮精度。机械传动和电力进给伺服系统控制结构图表是图1所示(b)。两人机械惰性,刚度,摩擦阻尼,反弹,显然是知道伺服系统动态要求 性能不能达到只有通过传统PID控制参数优化方法。图1(b)表明,系统传递函数是一个与基于延迟系统伺服系统的各个组件。为了便于研究,伺服系统转化为一个二阶系统。伺服系统传递函数是(1): 自适应模糊PID控制系统设计 基于人工控制规则的模糊控制器产生控制决策表来确定量的控制没有掌握被控对象的精确数学模型。模糊自适应PID控制系统结构是图2所示。该系统是由图中显示两部分的常规PID控制和模糊推理控制。误差e和误差的变化。速度作为模糊控制器的输入,和增益变化ΔKpΔKi,ΔKd作为输出变量。基于模糊PID参数自适应调整控制规则足以满足。请求e和ec控制参数的不同 自调整PID参数计算如下Kp= Kp0 +ΔKp,Ki = Ki0 +ΔKi,Kd = Kd0 +ΔKd。地点:Kp0、Ki0 Kd0 PID参数的初始值,ΔKp,ΔKi,ΔKd模糊的输出控制器、Kp、Ki、是最后的控制输出参数值。控制器的类型定义的“闹钟”类型。和方法设置“分钟”,或方法“马克斯”,暗示方法设置为“分钟”,聚合方法设置“max”,去模糊化方法选择“重心”。选择三角形隶属函数的输入和输出变量。 一般情况下,PID控制器(2)公式: e(k)是错误和ec(k)误差变化,Kp,Ki,Kd具有参数比例、积分和微分。比例系数Kp起到加速的作用反应率和改善系统调节精度。 Kp更大时,系统响应快,调节精度较高,但过度太普通,甚至导致系统不稳定。积分因子Ki的作用是消除稳态错误。Ki更大,静态误差消除更快,但更大的积分饱和会导致过度。微分系数Kd影响系统动力学,Kd更大,误差变化是可以的抑制,但更大的微分系数将扩展调节时间,减少抗干扰能力。根据系统的输出特性实现的参数Kp,Ki,Kd,Kp的自调优参数的原理,Ki,kd一样。 如果|e |和|ec|是中间,Kp应该减少系统反应过度,变得越来越小确保一定的响应时间。在这种情况下,本应采取