基于模糊PID控制的船载稳定平台
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摘要
根据某些实际工程的需要,需要设计一种稳定平台使安装在运动载体上的物体与载体隔离从而保持稳定状态,特别是在某种特定环境下,其平台结构与控制与其它普通平台装置都有所不同。本文研究对象是一种基于模糊PID控制的船载液压稳定平台。
第一章介绍了稳定平台装置的基本概念、结构、原理、应用以及发展和研究现状,探讨了电液司服控制技术的发展和应用以及存在的优缺点,概括了PLC的发展、应用与特点,提出了本课题的研究内容和方法。
第二章详细的阐述了电液司服稳定平台的构成,包括稳定平台的执行机构组成、稳定平台的电液司服驱动系统构成以及控制系统构成,分析了各组成部分的原理和特性,为进一步建立系统模型打下基础。
第三章建立了课题所采用的阀控并联非对称缸系统的模型,进而提出了此系统的特点及控制特性。
第四章设计了模糊控制器,通过仿真研究了模糊控制器的特点。它在快速性方面有着自己的优势。在快速的同时,可以保持较小的超调量。但由于它的理论并不完善,对它可能获得的控制性能无法把握。而且由于它是一个基于隶属函数图形的推理过程,算法复杂,它的程序实现是一个问题。另外,它的控制过程会存在稳态误差。
第五章为克服模糊控制器与PID控制器在控制效果方面的不足,进一步设计了模糊PID控制器。
第六章用MATLAB对上述可能的三种方案进行了仿真。最后确定出模糊PID的控制方案。模糊PID控制结合了PID控制算法和模糊控制方法的优点,可以在线实现PID参数的调整,使控制系统的响应速度快,过渡过程时间大大缩短,超调量减少,振荡次数少,具有较强的鲁棒性和稳定性,在模糊控制中扮演着十分重要的角色。
Considering some requirements of the engineering project,a stable platform needs to be designed to isolate the carrier and the object equipped on it.Especially in some certain conditions,the structure of the platform has more different with other ordinary platform.The paper introduces The Application on Fuzzy PID Control in Stable Platform Control System.
In chapter 1,first introduce the basic concept,structure,principle,application, development and the researsh status of the stable platform,then introduce the development,application,advantage and disadvantage of the electro-bydraulic servo control technology,and the development,application,characteristic of PLC.Finally bring forward the research content and research method of the project.
In chapter 2,introduce the structure of the platform,include the structure of actuating mechanism,the structure of electro-hydraulic servo driven system and control system of the platform,analyze the working principles and characteristics of all united parts,in order to construct the system model.
In chapter 3,construct the model of valve-control parallel asymmetry cylinders, analyze the characteristics and control performances of the model.
In chapter 4,design the model of Fuzzy Control and analye the characteristics by doing the simulationswith Matlab.It has the advantage of quickness.And it can get quickness with a very small temperature over setting point.But because its theory is not very perfect,the control quality cannot be expected in advance.Furthermore,it's a reference method bases on the membership function of the input and output variables,to get the program is very difficult.And it has error when it comes steady.
In chapter 5,to offset the shortage of fuzzy PID control and PID control,I design the model of Fuzzy PID Control.
In chapter 6,this paper does simulation of three methods and then selects the fuzzy PID method.Combining the advantages of PID control algorithm and fuzzy control, fuzzy PID control could realize online adjusting of PID parameters,so as to quicken the control system response speed,reduce the overshoot,shorten the transitional period,and decrease the oscillating time.The system has strong robustness and stability,and plays a leading role in fuzzy control.
第一章介绍了稳定平台装置的基本概念、结构、原理、应用以及发展和研究现状,探讨了电液司服控制技术的发展和应用以及存在的优缺点,概括了PLC的发展、应用与特点,提出了本课题的研究内容和方法。
第二章详细的阐述了电液司服稳定平台的构成,包括稳定平台的执行机构组成、稳定平台的电液司服驱动系统构成以及控制系统构成,分析了各组成部分的原理和特性,为进一步建立系统模型打下基础。
第三章建立了课题所采用的阀控并联非对称缸系统的模型,进而提出了此系统的特点及控制特性。
第四章设计了模糊控制器,通过仿真研究了模糊控制器的特点。它在快速性方面有着自己的优势。在快速的同时,可以保持较小的超调量。但由于它的理论并不完善,对它可能获得的控制性能无法把握。而且由于它是一个基于隶属函数图形的推理过程,算法复杂,它的程序实现是一个问题。另外,它的控制过程会存在稳态误差。
第五章为克服模糊控制器与PID控制器在控制效果方面的不足,进一步设计了模糊PID控制器。
第六章用MATLAB对上述可能的三种方案进行了仿真。最后确定出模糊PID的控制方案。模糊PID控制结合了PID控制算法和模糊控制方法的优点,可以在线实现PID参数的调整,使控制系统的响应速度快,过渡过程时间大大缩短,超调量减少,振荡次数少,具有较强的鲁棒性和稳定性,在模糊控制中扮演着十分重要的角色。
Considering some requirements of the engineering project,a stable platform needs to be designed to isolate the carrier and the object equipped on it.Especially in some certain conditions,the structure of the platform has more different with other ordinary platform.The paper introduces The Application on Fuzzy PID Control in Stable Platform Control System.
In chapter 1,first introduce the basic concept,structure,principle,application, development and the researsh status of the stable platform,then introduce the development,application,advantage and disadvantage of the electro-bydraulic servo control technology,and the development,application,characteristic of PLC.Finally bring forward the research content and research method of the project.
In chapter 2,introduce the structure of the platform,include the structure of actuating mechanism,the structure of electro-hydraulic servo driven system and control system of the platform,analyze the working principles and characteristics of all united parts,in order to construct the system model.
In chapter 3,construct the model of valve-control parallel asymmetry cylinders, analyze the characteristics and control performances of the model.
In chapter 4,design the model of Fuzzy Control and analye the characteristics by doing the simulationswith Matlab.It has the advantage of quickness.And it can get quickness with a very small temperature over setting point.But because its theory is not very perfect,the control quality cannot be expected in advance.Furthermore,it's a reference method bases on the membership function of the input and output variables,to get the program is very difficult.And it has error when it comes steady.
In chapter 5,to offset the shortage of fuzzy PID control and PID control,I design the model of Fuzzy PID Control.
In chapter 6,this paper does simulation of three methods and then selects the fuzzy PID method.Combining the advantages of PID control algorithm and fuzzy control, fuzzy PID control could realize online adjusting of PID parameters,so as to quicken the control system response speed,reduce the overshoot,shorten the transitional period,and decrease the oscillating time.The system has strong robustness and stability,and plays a leading role in fuzzy control.
引文
[1]蒋同兴.舰载雷达稳定平台系统.雷达与对抗,1999.1.
[2]张振庄.机载卫星通信天线稳定平台的实现.无线电工程,Vol.28.
[3]金志立,王军政,郑万煦.微机控制两自由度电液伺服稳定平台.液压与气动,2000.4.
[4]郭富强.陀螺稳定装置及其应用.西北工业大学出版社,1995.
[5]周瑞青,吕善伟,刘新华.捷联式平台的稳定性研究.北京航空航天大学学报,Vol.29.No.6.
[6]谢子泉,胡华伟.舰载雷达稳定平台的结构概况.电子工程,2002(1):17-22.
[7]肖万选.几种稳定平台驱动系统的传动形式.船舶电子对抗,2000(5):33-36.
[8]王春行.液压控制系统.机电工业出版社,1999.5.
[9]陈在平,赵相宾.可编程控制器技术与应用系统设计.机械工业出版社,2002.6.
[10]史殿义,刘吉东.PLC的现状及发展分析.计算机与网络,2004.22.
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[12]陈洁.现代PLC控制技术与发展.电机电器技术,2004.3.
[13]许多.浅谈PLC的发展趋势.甘肃科技,2004,20(6)
[14]郝站存.可编程控制器发展综述.河北工业大学,2004,21(2).
[15]周学慧,袁奕,罗永涛.DCS与PLC控制系统的特点分析.平顶山工学院学报,2005,14(1).
[16]韩松,张晓林.无人机机载天线单轴稳定平台设计与实现.遥测遥控,2004.3.
[17]李游,张冰.数字两轴稳定平台的工程实现.工况自动化,2003.8.
[18]毕永利,刘询.机载多框架陀螺稳定平台速度稳定化设计.光电工程,2004.2.
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[20]Merritt H E.Hydraulic control system.New York:John Wiley,1986.
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[26]陈永新,柯尊忠,p华.具有变刚度弹性负载的电液位置伺服系统.农业机械学报,2004.7.
[27]宋俊殷,庆文,刘树敏.液压系统优化.北京:机械工业出版社,1996.
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[39]黄卉.关于比例阀控非对称缸系统的建模问题.机床电器,2000.3.
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[70]董化平,张建民.秦山第二核电厂蒸汽发生器液位控制系统PID参数整定.核动力工程,2005.26(3)272-276.