模糊控制与其在液压伺服系统中的应用.PDF

56 液压与气动 2006 年第 10 期 模糊控制及其在液压伺服系统中的应用 余 　兵 , 彭佑多 , 刘繁茂 Fuzzy Cont rol and it s Application in Hydraulic Servo System YU Bing , P EN G Youduo , L IU Fanmao (湖南科技大学 机械设备健康维护省重点实验室 , 湖南 湘潭 　4 1120 1) 摘 　要 :液压伺服系统普遍存在非线性 、参数时变 、外负载干扰 、低阻尼和交联耦合等复杂特点而难以精 确控制 ;模糊控制因不需系统精确数学模型且具有较强鲁棒性等优势而在非线性控制领域特别是在液压伺 服系统中得到应用并仍具有广阔应用前景 。 文章较全面地论述了模糊控制特点 ,综述了国内外对液压伺服系统的模糊控制研究与应用概况 。 关键词 :模糊控制 ; 液压伺服系统 ; 复合控制 ; 应用概况 中图分类号 : TP273 + . 4 ; TH137 　文献标识码 :B 　文章编号 (2006) 1 　引言 大的液压伺服系统 ,采用经典方法进行设计已经能够 液压伺服控制是起源于 20 世纪 50 年代由液压技 满足工作需要[7 ] 。现代控制理论本质上是时域法 ,是 术与控制学科综合发展而来的一门新兴的科学技术 。 建立在状态空间基础上的 ,它不用传递函数 ,而是用状 随着液压伺服控制的应用领域从传统的机械操纵及动 态向量方程作基本工具[46 ] 。但经典控制和现代控制 助力装置向航空航天 、车辆与工程机械 、海洋工程和机 都需依赖较精确的数学模型、解决不确定性问题的能 器人领域等扩展 ,系统工作机构的控制精度 、响应速度 力不强 、计算工作量大而不适于需快速响应的液压伺 和自动化程度不断提高 ,液压伺服控制表现出了若干 服系统 ,不易解决非线性复杂问题等 。所以在液压伺 新特征 ,如环境和任务日益复杂 ,普遍存在较大参数变 服系统中用经典控制和现代控制的方法有时难以取得 化 、外负载干扰以及交联耦合的影响;频宽和动 、静态 满意的效果[9 ] 。 精度要求高 ;非线性特别是电液伺服阀节流特性和流 智能控制针对对象环境和任务的复杂性与不确定 量饱和作用引起的非线性影响大 ;微机控制与数字化 性 ,能有效自主地实现复杂信息的处理及优化决策与 及离散化带来的问题 ,如各种直接式数字电液元件的 控制功能 ,具有很强的处理不确定性的能力 ,且不需要 非线性采样特性使得基于传统的离散系统理论的稳定 系统的精确数学模型[ 10 ] 。因而智能控制得到了液压 [ 8 ] 性判据和控制器设计方法难于奏效[ 1 ,2 ,19 ,47 ] 。因此液 界的广泛重视 。模糊控制作为智能控制的一个重 压伺服控制策略应满足系统动 、静态精度要求 ,能使系 要分支 ,除具有上述特点外 ,还具有易于实现对具有不 统做到快速而无超调 ;对于参数变化 、外负载干扰和交 确定性和强非线性对象的实时控制 ;对被控对象特性 联耦合以及非线性因素引起的不确定性呈现较强的鲁 参数的变化具有较强的鲁棒性 ;对于对控制系统的干 棒性 ;控制律 、控制算法简单可行 ,实时性强 ; 同时控制 扰具有较强的抑制能力等特点 。因此模糊控制能广泛 适用于被控对象参数无精确的表示方法和各参数之间 策略还应具有较