光電跟蹤伺服系統(tǒng)中模糊控制器淺談

時(shí)間:2009-10-28

來源:中國傳動(dòng)網(wǎng)

導(dǎo)語:模糊控制技術(shù)。它以其不依靠被控對象的精確數(shù)學(xué)模型、適應(yīng)性好、系統(tǒng)魯棒性好以及易于實(shí)現(xiàn)無超調(diào)控制[1]而受到業(yè)內(nèi)人士青睞。尤其是二維模糊控制器,以其設(shè)計(jì)相對簡單,控制精度較高而備受矚目。

近年來,人們廣泛的將模糊控制技術(shù)應(yīng)用于生產(chǎn)生活各個(gè)領(lǐng)域。它以其不依靠被控對象的精確數(shù)學(xué)模型、適應(yīng)性好、系統(tǒng)魯棒性好以及易于實(shí)現(xiàn)無超調(diào)控制[1]而受到業(yè)內(nèi)人士青睞。尤其是二維模糊控制器,以其設(shè)計(jì)相對簡單,控制精度較高而備受矚目。 光電跟蹤伺服系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能有很大改善。 一、光電跟蹤伺服系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型  光電跟蹤伺服系統(tǒng)屬于雙閉環(huán)單輸入單輸出位置隨動(dòng)系統(tǒng),內(nèi)環(huán)為速度環(huán),外環(huán)為位置環(huán)。本文針對的控制對象是光電跟蹤系統(tǒng)轉(zhuǎn)臺(tái),其傳遞函數(shù)是: 速度環(huán)和位置環(huán)的控制器利用超前-滯后補(bǔ)償方法設(shè)計(jì),閉環(huán)系統(tǒng)的主要組成環(huán)節(jié)。 模糊控制器設(shè)計(jì)??刂葡到y(tǒng)工具箱(Control System Toolbox)是MATLAB軟件包中的專門針對控制系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)的函數(shù)和工具的集合。該工具箱提供了豐富的算法程序以完成一般控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、分析和建模。   SIMULINK是用來建模、分析和仿真各種動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的交互環(huán)境,通過SIMULINK提供的豐富功能塊,可以迅速地創(chuàng)建動(dòng)態(tài)系統(tǒng)模型。模糊邏輯工具箱,利用基于模糊邏輯的系統(tǒng)設(shè)計(jì)工具,通過GUI,可以完成模糊控制推理系統(tǒng)設(shè)計(jì)的全過程,利用簡單的模糊規(guī)則對復(fù)雜的系統(tǒng)行為進(jìn)行建模,然后將這些規(guī)則應(yīng)用于模糊推理系統(tǒng);S函數(shù)是SIMIULINK提供的一種功能強(qiáng)大的編程機(jī)制,通過S-function用戶可以實(shí)現(xiàn)用戶自己的算法。 模糊控制輸入變量的設(shè)計(jì)和選擇,系統(tǒng)中的模糊控制器采用雙輸入單輸出型控制器。輸入變量為偏差信號(hào)E和偏差變化率EC。輸出變量為控制量U。E、EC、U的量化論域均為(-6 6),模糊子集均為{NB,NM,NS,ZO,PS,PM,PB}。在MATLAB主界面命令窗口中鍵入FUZZY命令,將進(jìn)入模糊控制器的圖形用戶界面FIS編輯器,分別建立E、EC、U的隸屬度函數(shù)。這里選用三角形(trimf)隸屬度函數(shù)。模糊控制規(guī)則的建立。模糊控制規(guī)則有兩種方法:經(jīng)驗(yàn)歸納法和推理合成法。 模糊控制規(guī)則的建立遵循以下原則:當(dāng)偏差為正向較大且偏差變化為正向較大時(shí),控制量U的輸出應(yīng)為正向較大; 當(dāng)偏差為正向較小或零且誤差變化為正向較小或零時(shí),控制量U的輸出應(yīng)為正向較小或零; 當(dāng)偏差為負(fù)向較小且誤差變化為較小時(shí),控制量U的輸出應(yīng)為負(fù)向較小; 當(dāng)偏差為負(fù)向較大且偏差變化為負(fù)向較大時(shí),控制量U的輸出應(yīng)為負(fù)向較大。
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