压电式气动伺服阀控制策略研究.pdf

2012年 9月 机床与液压 Sep．2012 第40卷 第 l7期 MACHINETOOL HYDRAUL『ICS Vo1．40No．17 DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2012．17．016 压电式气动伺服阀控制策略的研究 龙威，袁锐波，曾浩，张宗成 (昆明理工大学机 电工程学院，云南昆明650093) 摘要 ：通过分析比较单纯PID控制和PID神经元网络控制对压电式气动伺服阀动态特性的影响，比较两种控制模式下 压电式气动伺服阀的稳定性、快速响应性、信号跟踪能力，可知：与单纯 PID控制相比，采用PID神经元网络控制，系统 具有更好的稳定性、快速响应性和信号跟踪能力。 关键词 ：PID神经元网络控制；PID控制 ；压电式气动伺服阀 中图分类号：TN820．3+4 文献标识码：A 文章编号：1001—3881(2012)17—053—3 I searchonControlStrategyforPiezoelectricPneumaticServoValve LONG Wei，YUAN Ruibo。ZENGHao，ZHANG Zongcheng (KunmingUniversityofScienceandTechnology，KunmingYunnan650093，China) Abstract：TheinfluencesofsimplePID controlandPID neuralnetworkcontrolondynamiccharacteristicsofpiezoelectricpneu— maticserv0valvewereanalyzed．Thenstability，fastresponsebaility，signaltrackingcapbailityof piezoelectricpneumaticservovalve underthetwocontrolwayswerecompraed．Bycomparingthesimulationresults，itisshownthniPIDneuralnetworkcontrolsystem has betterstability，fastresponseandsignal trackingcapabilitythanthesimplePID controlsystem． Keywords：PID neuralnetworkcontrol；PID control；Piezoelectricpneumaticservovalve 压电式气动伺服阀以其控制方便、产生的驱动力 伺服控制系统中进行仿真，仿真结果表明：PID神经 大、带负载能力强、功耗低、响应快等特点而被国内 元网络控制能更好地改善该伺服系统的控制精度。 外专家所重视，并逐渐将其运用到气动伺服系统中实 1 压电驱动伺服阀的工作原理和建模 现对系统的高精度控制 。但是由于气动技术的一些 1．1 压电驱动伺服的工作原理 固有特性，如气体的压缩性、气体通过阀口流量的非 图1为杠杆式阀芯运动机构的原理示意图，在结 线性等，使气动控制的精度和稳定性难以达到理想的 构上气动阀的两块压电叠堆被并列置于阀体上方，与 效果 。因此作者对压 电式气动伺服阀进行研究， 阀芯的运动方向平行 ，因而减少了整个阀的长度，结 采取适当的控制方法希望达到更高速、精密的伺服控 构也更为紧凑。采用压电叠堆作为动力元件，当给右 制。要解决以上问题，可以从选择适当的控制策略入 端所对应的压电叠堆施加一定的电压时，压电叠堆就 手。PID控制是应用时间最久、鲁棒性较好的控制策 略，在现实工业的过程控制和运动控制中有着广泛应 用。近几年来 ，大量专家和学者对神经 网络控制和 PID控制相结合的复合控制研究产生 了浓厚的兴趣 ， 目的是为了发挥 PID控制和神经