关于液压缸的闸门模糊滑动算法控制系统设计的研究翻译.doc

关于液压缸的闸门模糊滑动算法控制系统设计的研究吴尹辉 秉再财电子工程学院 大邱大学Jillyang, Gyeongsan, Gyeongbuk 712-714, 韩国huiwuyin, bjchoidaegu.ac.kr摘要：液压系统具有高压，高速，高效，低噪音，耐用性高等特性。液压具有广泛的的应用范围。在本文中，笔者阐述液压系统有两个控制目标。首先是用准确的速度推或拉闸门到准确的位置。第二个目标是消除当它们移动时在一起的两个汽缸之间的位移差。为了设计这个系统的控制器，作者提出了一个的模糊滑动的位置控制系统。并消除两个气缸之间的差异，笔者建议模糊PI同步控制器。关于其可行性，我们得出一定的模拟仿真结果。关键词：液压缸，模糊逻辑控制，位置控制，同步控制器，闸门。1引言 液压系统，是一个重要的机械系统。液压系统具有高压，高转速，高效率，低噪音，高耐用性等特性。液压具有广泛的应用范围。比如，工程机械中的挖土机和挖掘机，建筑机械的液压千斤顶，农业机械中的联合收割机和拖拉机，还有汽车中的ABS系统，这些都是液压系统中应用的例子。 液压缸系统已在许多的论文中讨论。它可以把液压能转化为机械能，通过直线往复运动。为了控制液压缸的位置，可以用伺服阀。伺服阀通过改变节流孔的面积来改变供给流。伺服液压系统可以用于提供强大的加工力，并且具有良好的定位能力，但这是个复杂和高度非线性的系统。 在这项研究中，要考虑到两个液压缸同步位置控制的闸门。为了推动气缸以精确的速度到达准确位置，来消除两个气缸之间位移的误差，需要设计两个滑动模糊控制器和两个模糊PI控制器。需要形成模拟仿真以表明所提出的控制系统设计的有效性。结果将结合和仿效Matlab的Simulink的仿真控制系统AMESim软件（高级建模仿真工程）并且正好与的目标一致。2系统介绍 在控制系统中，如图1所示，液压伺服系统输入的是电流。液压伺服阀的阀芯是基于输入电流。通过阀芯运动打开控制口。在孔打开后，液压油流过通孔，流入或流出气缸室。供给流量和供给压力的基础是根据节流孔的开口面积上的电流。流经节流孔的液压油在活塞的缸盖侧和负荷端产生不同的压力。而这种压力差推或拉动阀门。能量是由气缸中的活塞做直线运动产生的。 图1液压伺服系统的组成 图2液压伺服系统的整体结构图3模糊滑模控制器的设计 我们认为此系统有两个控制目的：第一个目的是以精确的速度推或拉闸门来确定准确的位置。第二个目的是消除当它们移动时在一起的两个汽缸之间的位移差。为了设计这个系统的控制器，我们设计了一个模糊滑动的位置控制系统。模糊PI同步控制器的目的是消除两个汽缸间的差异。虽然有两个控制器，但是输出却只有一个，是由位置控制器和同步控制器共同计算出的输出值。3.1模糊滑模位置控制器 在滑动模型，控制定律包含了等价控制定律和切换定律。等价控制定律使系统保持在滑动面上，切换定律控制系统状态在滑动面上移动。通过应用模糊算法，该系统包含等价控制定律和切换定律。模糊元函数如图3。图3 模糊逻辑控制器的输入和输出元函数3.2模糊PI同步控制器 另一个控制器是用来消除两个汽缸之间的位移差。但是，如果我们同时用两种控制器时，就会出现一些问题。在本文中，同步控制器的设计有三个输入端，第一和第二个输入端的区别在于两个不同的汽缸和微分系数，而最后一个输入端是两个汽缸的参考信号和位移信号之间的间隙。在这种情况下，当位移信号与参考信号接近时，同步控制器的输出量将减少。此外，即使当液压缸的位移信号大于或等于参考信号时，模糊PI同步控制器的输出是无输出。同步控制器的隶属函数的数据如下图，规则如下表中所示：（a）输入“E”（b）输入“D”（c）输入“DE / DT”（d）输出图4同步控制器输入的隶属关系函数 表1 同步控制器规则表3.3控制系统的输出算法 在本文中，两个控制器是根据控制系统而设计的。输出是使用位置控制器和同步控制器的输出值而计算得出。该控制系统如下图所示。图5 PID控制系统的体系结构4仿真结果该系统已被Matlab软件中的imulink仿真平台和AMSim模拟合并与仿真。该控制器通过Matlab的Simulink建模，控制对象被构建在AMSim中。整体结构如下图所示。 图6 整体控制系统的模型和控制过程4.1模拟扩展振幅120秒 气缸的速度被设置到4.7毫米/ s。控制器的输出模拟结果如下图所示图 7气缸A和B，和其差异的位移（在延伸行程）4.2模拟回缩振幅120秒 气缸的速度被设定为-2.3毫米/ s的。控制器的输出的模拟结果如下图所示 图8气缸A和B的位移及差值（在缩回行程）5结论 在本文中，讨论和探究在控制系统中模糊滑模位置控制器和模糊PI同步控制器。同步控制器通过参考信号和位移信号之间的差异来调节输出。依据仿真结果，气缸可以准确跟踪基准信号。使得汽缸的差异更好的被约束。参考文献1 赵，Y.-X.，陈，X.-D.，陈，X.：分析硫化机Hydraulider的可重复性系统采用模糊算法。 计算智能国际会议测量系统和应用程序2金，JH：一类非线性模糊PID控制器的建议以改善瞬态响应非线性不确定系统国际模糊逻辑与智能绅士系统5（4），87-100（1995）3李，C.C.：模糊逻辑控制系统。 IEEE反式在系统人与控制论20（2）（1990）4红，HT，关，AK：研究汽缸位置控制的液压变压器驱动使用扰动观测器 在国际会议上体质控制，自动化及系统（2008年）