步进伺服系统适应性模糊控制器设计

   2024-08-04 建材之家340
核心提示:对于步进电机运行的闭环控制,这里采用两输入单输出的模糊控制器。两个输入量分别是天线阵面跟踪角位移的偏差和偏差变化率,输出量是步进电机的运行频率。一个典型的模糊控制器都包含有三个环节:精确量的模糊化、模糊推理和反模糊化。 为提高实时性和跟踪精度,这里采用离线模糊推理运算,制定模糊决策表,存入EPRO中,用查表法决定输出量。由于雷达罩天线座测量仪测量参数较多和测量环境的变化(如室
    对于步进电机运行的闭环控制,这里采用两输入单输出的模糊控制器。两个输入量分别是天线阵面跟踪角位移的偏差和偏差变化率,输出量是步进电机的运行频率。一个典型的模糊控制器都包含有三个环节:精确量的模糊化、模糊推理和反模糊化。
    为提高实时性和跟踪精度,这里采用离线模糊推理运算,制定模糊决策表,存入EPRO中,用查表法决定输出量。由于雷达罩天线座测量仪测量参数较多和测量环境的变化(如室外风载荷影响等),在一般场合下,依据原手动断续定点跟踪测量经验总结的知识库则常常具有很大的局限性,致使控制效果受到影响。为此,在反模糊化环节后面,又加入了自适应参数调节环节,以适应不同测量场合和控制过程的突变,提高跟踪效果。因此本文设计的闭环适应性模糊控制器的结构框图如图1所示。
1.精确量的模糊化
    对反馈测量环节得到的方位、俯仰轴的角位移偏差和偏差变化率信号的精确值,首先进行模糊化处理。对于角位移偏差、偏差变化率和控制输出量分别可看作离散整数论域[-6,+6]上的语言变量E、E7和F,并对E、E7、F的语言变量值化分为:PL(正大)、PM(正中)、PS(正小)、O、NS(负小)、NM(负中)、NL(负大)7个档次,其隶属函数取三角分布,如图2所示。
2.模糊推理及决策表建立
    模糊推理就是根据一系列语言规则构成的模糊知识库,对输入变量进行推理,而获得控制量的过程,对于图1的模糊控制器结构,这里采取Mamdani推理法,并取如下模糊推理规则:
  
   取i=0,1,2,…,7和j=0,1,2,…,7由式(1)产生7×7条控制规则,按照上述对语言变量的值档次的划分,其规则基如表1所示。
   
  
    根据Mamdani推理法有A×B×C,其对应的模糊关系最为:
   
    式(2)~(6)中,分别为模糊集合A、B、C、R的隶属度,且:
 
    对于已知输入A、B,则输出C可用下式求得:
  
3.模糊量的精确化
    按上述模糊推理获得的模糊控制量,还需进行精确化处理才能用于实际控制。对模糊量的精确化处理,本文采用工业控制中广泛应用的加权平均法:
 
    按照上述推理,离线计算得出模糊决策表,存人计算机内存,在跟踪控制过程中靠查表法迅速得出控制量,从而大大提高了实时跟踪能力和跟踪精度。
4.量化因子的适应性调节
    由于雷达罩天线座跟踪测量仪测量参数较多,且既有静态测量又有动态测量,而上述决策表模糊推理知识库是在一个方向为零角度(零点位置)而另一方向上为-60度~+60度全行程范围内手动跟踪测量得出的经验总结,在其它场合下的参数测量时,模糊控制效果则不一定好,因此为使跟踪效果更好,在基本模糊控制器的基础上,又增加了输入、输出量化因子的适应性调节环节,以更好地适应各测量场合。
    当偏差e或偏差变化率△P较大时,缩小K1、K2降低大偏差范围内的分辨率,以获得较平缓的控制特性,保证系统的稳定性;同时增大K3提高快速性,改善系统的动态性能。
    当偏差e或偏差变化率△P较小时,系统已接近稳态,则调节增大K1、K2,提高系统对小偏差的分辨率,提高控制的灵敏度;同时缩小K3,以避免超调和振荡,使系统尽快进入稳态精度范围内。量化因子K1、K2、K3的调节规律如图3所示。
    图3中,1为两个输入量的量化曲线,其上各点的斜率为量化因子K1、K2的适应性调节规律,2为调节的恒定量化因子,3为输出量的量化曲线,其各点的斜率为K3的适应性调节规律。
 
【温馨提示】本文内容和观点为作者所有,本站只提供信息存储空间服务,如有涉嫌抄袭/侵权/违规内容请联系QQ:727533600 删除!
 
举报收藏 0打赏 0评论 0

上一篇:步进电机发热问题与处理对策

1、步进电机作为一种数字式执行元件,在运动控制系统中得到广泛的应用。许多用户朋友在使用步进电机的时候,感觉电机工作时有较大的发热,心存疑虑,不知这种现象是否正常。实际上发热是步进电机的一个普遍现象,但怎样的发热程度才算正常,以及如何尽量减小步进电机发热呢?以下是一些简单的分析。2、步进电机发热的合...

下一篇:伺服同期功能的调试及故障排除

对于象龙门铣床这样的大型机械,需要用两个电机同时推动横梁或工作台,因此要求这两个电机完全同步的工作,在数控系统中,这一功能称为"伺服同期".三菱数控系统具有此功能,笔者最近采用三菱M64S系统+MDS-R-V型驱动器配备在某客户的中型龙门铣上,采用了"伺服同期"功能,构成了半闭环系统,取得加工良好效果。1.伺...
 
更多>同类电工资讯
推荐图文
推荐电工资讯
点击排行
网站首页  |  关于我们  |  联系方式  |  用户协议  |  隐私政策  |  版权声明  |  网站地图  |  排名推广  |  广告服务  |  积分换礼  |  网站留言  |  RSS订阅  |  违规举报