模糊控制及PID控制在气动伺服速度控制中的应用研究

作     者：宋利国 

作者单位：昆明理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：吴张永

授予年度：2006年

学科分类：080704[工学-流体机械及工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

主      题：气动伺服 速度控制 爬行现象 模糊控制 PID控制 动态仿真 

摘      要：气动技术是工业自动化的重要组成部分,它具有系统简洁、维护方便、无污染、操作简单等一系列优点。气动伺服控制技术是气动技术和电子技术的接合,它有力的促进了气动技术的发展,成为近年来气动领域的热点。但由于气动系统本质上是一个非线性系统,气动伺服控制难以获得较大进展,因此对气动伺服速度控制的研究,就成为气动伺服控制中一个重要的课题。 本文对气动系统的重要组成元件气动伺服阀和气缸作了比较深入的研究。对气动伺服阀的分析和数学建模,可以更好的选择利用气动阀,提高控制系统的精度。气缸的“爬行现象是影响速度控制精度的主要因素之一,本文对“爬行的机理作了深刻的探讨,并建立了“爬行模型,对影响“爬行的诸因素作了一定的分析,并推导出了最低无“爬行速度。对气缸的研究是速度控制系统的重点,对整个系统的控制精度至关重要。 本文还介绍了三坐标气动机械手的软件和硬件系统及其工作原理,同时对实验系统的软硬件环境进行了设计和配置,它们是速度控制系统的实验基础。建立了气动伺服速度控制系统的控制方案,并在控制系统中引入模糊控制和PID控制策略。对模糊控制和PID控制作了详细的介绍和分析,并对模糊控制和PID控制在速度控制中的实现和应用作了一定的探索,并通过Matlab仿真软件设计了模糊控制器。最后对整个系统进行了数学建模,用Matlab仿真软件进行了仿真,并通过控制系统的仿真、PID控制的系统的仿真和具有模糊增益的PID控制下的系统仿真的比较,得出了系统中加入模糊控制和PID控制能够提高系统的动态特性和稳态精度,从而更好的实现速度控制的精度。气动速度控制系统是一个比较新的研究领域,对它的研究无论在学术上还是工业实际中都具有重要的意义,具有一定的工程实际应用价值。