关于遗传算法优化数控切割机伺服系统控制研究.pdf

2012年 1月 机床与液压 Jan．20l2 第40卷 第 1期 MACHINETOOL HYDRAULICS Vo1．40No．1 DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2012．01．008 基于遗传算法优化的数控切割机伺服系统控制研究 张文武，程 良伦 (广东工业大学 自动化学院，广东广州510006) 摘要：数控切割机伺服系统存在参数时变、负载扰动、电机非线性等特性 ，难以准确建模。针对该问题，提出基于遗 传算法优化的模糊PID控制方法。该方法将遗传算法和模糊PID控制方法相结合，用遗传算法来优化模糊控制规则。将该 方法应用于 自主开发的数控切割机伺服系统的控制中，结果表明：采用该控制方法，系统具有 良好的静、动态特性 ，切割 质量显著提高。 关键词：数控切割机；伺服系统；模糊 PID控制 ；遗传算法 中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1001—3881(2012)1—026—4 ResearchontheServoSystem ControlOfCNC CuttingMachineBased onGeneticAlgorithm ZHANG Wenwu，CHENG Lianglun (FacultyofAutomation，GuangdongUniversityofTechnology，GuangzhouGuangdong510006，China) Abstract：Bytakingintoaccountparameterstime—varying，loaddisturbance，motornonlinearityanddifficulttoaccuratelymodel problems，thefuzzyPID controlmethodwasproposedbasedongeneticalgorithm．Inthismethod，geneticalgorithmwascombinedwith fuzzyPID controlandgeneticalgorithm wasusedtooptimizefuzzyreasoningrules．Thismethodwasusedinself-developedCNCcutting machinesenrocontrolsystem．Theresultshowsbyusingthiscontrolmethod，thesystem hasgooddynamicandstaticperformance，and thecuttingqualityisimprovedobviously． Keywords：CNC cuttingmachine；Servosystem ；FuzzyPID control；Geneticalgorithm 伺服系统是数控切割机系统的重要组成部分，其 PID控制应用于数控切割机伺服系统控制中，并利用 主要任务是控制切割机床执行部件运动的位移、方向 遗传算法对模糊控制规则进行优化 ，取得了良好的控 和速度 。它由机械传动机构及执行部件和电气驱动 制效果。 控制两大部分组成。前者包括工作台、滚珠丝杠和传 1 数控切割机伺服系统控制模型的建立 动齿轮等，后者则包括伺服电机、驱动控制系统、功 数控切割机系统由数控系统、机床、伺服系统、 率放大器 、检测单元等。 气路系统、升降系统、位置或速度传感器等组成。数 伺服系统是切割机实现高速度高精度加工的关键 控系统是数控切割机的指挥中枢，用来存储工件切割 系统。目前数控切割机伺服系统较多采用三环 (电 程序、与计算机通讯、进行各种插补 、向各轴伺服驱 流环、速度环和位置环)PID调节控制方法。该控制 动器发出控