多通道智能PID电液伺服控制系统研究
|
摘要
直升机强度试验是直升机设计、研究中不可或缺的必要过程，而在直升机强度试验中，电液伺服控制系统又是必不可少的加载设备，本文详细阐述了多通道模糊PID电液压伺服控制系统的设计。在设计的过程中，针对过去液压伺服控制系统的缺点，进行了一些处理。
该系统采用多级控制，分为上、中、下三级，体现集中管理、分散控制的思想，即提高了系统的可靠性，也使系统更容易操作。
为改善伺服阀的特性，在系统各通道的伺服输出电路中增加了可程控的阀偏置和阀颤振电路。
为提高系统对被控对象参数发生变化的适应能力和提高控制效果，设计了模糊PID控制器，得出了模糊PID的仿真结果。
上位机软件采用VC++6.0进行设计，它是一个人机操作界面，完成试验操作人员对试验控制和管理，将试验结果进行保存，并通过以太网和中间的工控机通讯，把操作人员的命令送给工控机、把试验数据送给上位机。
本系统在安装调试完之后，进行了某型直升机原理样机中央件的疲劳试验的加载控制，从试验的结果来看，系统工作可靠，控制精度高，操作方便，性能良好。
The test of intensity of breaking is necessary for the R&D of helicopter, however
electrohydraulic servocontrol system is indispensable to it. The paper mainly
introduces the design of the digital multi-channels coordinating servocontrol system
that be used for helicopter fatigue and static test; Solved some problems come with
analog servocontrol system.
In order to improve the reliability and maneuverability, the system was divided into
three grades, It is the embodiment of the thinking that centralize management and
decentralization control. There are valve dither and valve set-point circuit to improve
the performance of the system.
We designed a fuzzy-PID controller to improve the adaptive abilities and boost
control precision of the system. And given the result of simulation.
The software running in PC was programmed with VC++6.0,It is a interface that take
charge the test management N control and save the test data, and exchange middle test
data with the PC/104 by Ethernet.
After finished the installation and debugging of the system, it was use for the fatigue
test of center plate of rotor systems theorical moke-up main hub, based upon the result
of the test, the system was considered that have good reliability and high control
precision.
该系统采用多级控制，分为上、中、下三级，体现集中管理、分散控制的思想，即提高了系统的可靠性，也使系统更容易操作。
为改善伺服阀的特性，在系统各通道的伺服输出电路中增加了可程控的阀偏置和阀颤振电路。
为提高系统对被控对象参数发生变化的适应能力和提高控制效果，设计了模糊PID控制器，得出了模糊PID的仿真结果。
上位机软件采用VC++6.0进行设计，它是一个人机操作界面，完成试验操作人员对试验控制和管理，将试验结果进行保存，并通过以太网和中间的工控机通讯，把操作人员的命令送给工控机、把试验数据送给上位机。
本系统在安装调试完之后，进行了某型直升机原理样机中央件的疲劳试验的加载控制，从试验的结果来看，系统工作可靠，控制精度高，操作方便，性能良好。
The test of intensity of breaking is necessary for the R&D of helicopter, however
electrohydraulic servocontrol system is indispensable to it. The paper mainly
introduces the design of the digital multi-channels coordinating servocontrol system
that be used for helicopter fatigue and static test; Solved some problems come with
analog servocontrol system.
In order to improve the reliability and maneuverability, the system was divided into
three grades, It is the embodiment of the thinking that centralize management and
decentralization control. There are valve dither and valve set-point circuit to improve
the performance of the system.
We designed a fuzzy-PID controller to improve the adaptive abilities and boost
control precision of the system. And given the result of simulation.
The software running in PC was programmed with VC++6.0,It is a interface that take
charge the test management N control and save the test data, and exchange middle test
data with the PC/104 by Ethernet.
After finished the installation and debugging of the system, it was use for the fatigue
test of center plate of rotor systems theorical moke-up main hub, based upon the result
of the test, the system was considered that have good reliability and high control
precision.
引文
【1】 Keyser R.M.C. Van Cauwenberghe A.R. Self-Tuning Prediction and Control. Int J Systems Sci, 1983,14(2)
【2】 Yuan-Yih Hsu, Kan-Lee liou. Desing of self-tuning PID power system stabilizers for synchronous generators. IEEE Trans EC, 1987, 2(3)
【3】 Tjokro S, Shah S L. Adaptive PID Control. Proceedings of the 1985 American Control Conference. 1985
【4】 King P. J. and Mamdani E. H. The Application of Fuzzy Control System to Industrial Processes, Special Interest Discussion on Fuzzy Automata and Decision Processes, 6th IFAC World Congr, Boston, Mass, 1975
【5】 Mamdani E. H. Development in Fuzzy Logic Control. Proc of 23rd Conference on Decision and Control, 1984
【6】 Deshpande P B, Ash R H. Advanced Control Applications Elements of Computer Process Control. Instrument Society of America 1981
【7】 LinKens D A, Nie J H. Constructing rule-bases for multivarabel fuzzy control by self-learning .Int J Systems Sci. 1993.24(1)
【8】 Wang Lixin, Fuzzy systems are universal approximators. IEEE Fuzzy'92.1992
【9】 Kosko B, Kong Seong-Gon. Adaptive fuzzy systems for backing up a truck-and-trailer. IEEE Trans NN. 1992, 3(2)
【10】 胡寿松．自动控制原理．北京：国防工业出版社，1994
【11】 王占林主编．液压伺服控制．北京：北京航空航天大学出版，1987
【12】 冯冬青，谢宋和编著．模糊智能控制．北京：化学工业出版社，1998
【13】 陶永华，尹怡欣，葛芦生编著．新型PID控制及其应用．北京：机械工业出版社，1998
【14】 楼顺天，胡昌华，张伟编著．基于MATLAB的系统设计与分析与设计----模糊系统．西安：西安电子科技大学出版社，2001
【15】 李士勇编著．模糊控制．神经控制和智能控制论．哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1996
【16】 邱志雄．模糊PID控制器．电气自动化，1994(4)
[17]聂建华，陶永华．智能PID控制．工业自动化与自动化装置，1997(6)
[18]葛芦生．燃烧系统模糊控制仿真研究．华东冶金学院学报，1995(1)
[19]薛定宇编著．控制系统计算机辅助设计．北京：清华大学出版社，1996
[20]曹晖，李军．PID参数自整定专家系统．化工自动化与仪表，1996(6)
[21]梁坚等．一种新型的在线实寸自整定PID控制器．自动化与仪表，1996(3)
[22]何立民编著．单片机应用系统设计．北京：北京航空航天大学出版，1992
[23]童诗白编著．模拟电子技术基础．北京：高等教育出版社，1996
[24]何克忠，李伟编著．计算机控制系统．北京：清华大学出版社，1998
[25]Charles Petzold编著．Windows程序设计．北京：北京大学出版社，1998
[26]胡谷．刘静编著．Visual C++编程技巧与实例．西安：西安电子科技大学出版社，2000
[27]David J．Kruglingski编著．VC++技术内幕6．0．北京：北京希望电子出版社，1999
[28]沈嗣昌．蒋旋，臧春华编著．数字系统设计基础．北京：航空工业出版社，1996
[29]李福义编著．液压技术与液压伺服系统．哈尔滨船舶工程学院出版社，1992
[30]徐家蓓编著．控制系统数字仿真．北京：北京理工大学出版社，1998
【2】 Yuan-Yih Hsu, Kan-Lee liou. Desing of self-tuning PID power system stabilizers for synchronous generators. IEEE Trans EC, 1987, 2(3)
【3】 Tjokro S, Shah S L. Adaptive PID Control. Proceedings of the 1985 American Control Conference. 1985
【4】 King P. J. and Mamdani E. H. The Application of Fuzzy Control System to Industrial Processes, Special Interest Discussion on Fuzzy Automata and Decision Processes, 6th IFAC World Congr, Boston, Mass, 1975
【5】 Mamdani E. H. Development in Fuzzy Logic Control. Proc of 23rd Conference on Decision and Control, 1984
【6】 Deshpande P B, Ash R H. Advanced Control Applications Elements of Computer Process Control. Instrument Society of America 1981
【7】 LinKens D A, Nie J H. Constructing rule-bases for multivarabel fuzzy control by self-learning .Int J Systems Sci. 1993.24(1)
【8】 Wang Lixin, Fuzzy systems are universal approximators. IEEE Fuzzy'92.1992
【9】 Kosko B, Kong Seong-Gon. Adaptive fuzzy systems for backing up a truck-and-trailer. IEEE Trans NN. 1992, 3(2)
【10】 胡寿松．自动控制原理．北京：国防工业出版社，1994
【11】 王占林主编．液压伺服控制．北京：北京航空航天大学出版，1987
【12】 冯冬青，谢宋和编著．模糊智能控制．北京：化学工业出版社，1998
【13】 陶永华，尹怡欣，葛芦生编著．新型PID控制及其应用．北京：机械工业出版社，1998
【14】 楼顺天，胡昌华，张伟编著．基于MATLAB的系统设计与分析与设计----模糊系统．西安：西安电子科技大学出版社，2001
【15】 李士勇编著．模糊控制．神经控制和智能控制论．哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1996
【16】 邱志雄．模糊PID控制器．电气自动化，1994(4)
[17]聂建华，陶永华．智能PID控制．工业自动化与自动化装置，1997(6)
[18]葛芦生．燃烧系统模糊控制仿真研究．华东冶金学院学报，1995(1)
[19]薛定宇编著．控制系统计算机辅助设计．北京：清华大学出版社，1996
[20]曹晖，李军．PID参数自整定专家系统．化工自动化与仪表，1996(6)
[21]梁坚等．一种新型的在线实寸自整定PID控制器．自动化与仪表，1996(3)
[22]何立民编著．单片机应用系统设计．北京：北京航空航天大学出版，1992
[23]童诗白编著．模拟电子技术基础．北京：高等教育出版社，1996
[24]何克忠，李伟编著．计算机控制系统．北京：清华大学出版社，1998
[25]Charles Petzold编著．Windows程序设计．北京：北京大学出版社，1998
[26]胡谷．刘静编著．Visual C++编程技巧与实例．西安：西安电子科技大学出版社，2000
[27]David J．Kruglingski编著．VC++技术内幕6．0．北京：北京希望电子出版社，1999
[28]沈嗣昌．蒋旋，臧春华编著．数字系统设计基础．北京：航空工业出版社，1996
[29]李福义编著．液压技术与液压伺服系统．哈尔滨船舶工程学院出版社，1992
[30]徐家蓓编著．控制系统数字仿真．北京：北京理工大学出版社，1998