文献标志码:A
DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.223566
中文引用格式: 谢观灵,邵李焕,郑长风. 基于改进模糊PID位置随动系统控制[J]. 电子技术应用,2023,49(6):49-53.
英文引用格式: Xie Guanling,Shao Lihuan,Zheng Changfeng. Control of position servo system based on improved fuzzy PID[J]. Application of Electronic Technique,2023,49(6):49-53.
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直流有刷电机具有响应迅速、易于控制等优点,在低速时能够输出高扭矩,广泛应用在工业控制以及智能家居等领域。随着位置随动系统对控制精度和跟踪性能要求的提高,其驱动电机的稳态误差和动态跟随性能成为主要关注的参数。因此,如何使驱动电机快速、准确地跟踪预定位置成为研究的主要目标。
目前,位置随动系统控制普遍采用三环控制系统框架,由内至外依次为电流环、速度环和位置环。基于三环控制系统框架,PID控制算法因其结构简单、参数调整方便,在位置随动控制系统中得到广泛应用。但由于直流有刷电机位置随动系统是一个时变、强耦合的非线性系统,PID算法无法同时满足不同工况下的高性能控制需求。针对这一问题,许多学者将模型预测、遗传、神经网络等控制算法代替PID算法,以增强位置随动控制系统的抗干扰性能,但上述控制算法结构复杂、计算量大,很难应用在实际的控制系统之中。付子义等提出一种基于伸缩因子的模糊控制方法,通过对模糊PID的论域进行调整,提升了无刷直流电机的转速动态性能;王旭锋等运用神经网络控制与模糊控制理论,将单神经元与模糊PID的优点相结合,提高了位置随动系统的静态、动态跟踪性能;陈帅等通过对模糊规则库调整与改进,提升了伺服系统跟踪精度和抗干扰能力。上述模糊PID改进方法一定程度上改善了位置随动系统的跟踪性能,但单纯地依据位置误差以及误差导数进行参数调整,无法有效地抑制负载扰动,在宽负载范围的控制效果不佳。
基于上述研究,本文通过设计负载观测器实时观测位置随动系统电机负载转矩,制定参数调整规则,将负载转矩作为调节因子引入模糊PID控制器中,实时调节模糊PID控制器参数,增强了系统的抗负载扰动能力。
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作者信息:
谢观灵,邵李焕,郑长风
(杭州电子科技大学 新型电子器件与应用研究所,浙江 杭州 310018)