基于粒子群优化的磁力耦合器模糊控制系统

发布时间：2023-03-04 23:44

　　磁力耦合器作为一种新型非接触式连接机构,具有常规连接装置无法比拟的优势。磁力耦合器具有软启动性能更佳、隔振减振效果优良、过载保护可靠性强、不对中传递、安装维护方便等优点,因此,正逐渐被人们所接受并应用到各种场合。针对煤矿井下作业的特殊工况要求,本文设计了磁力耦合器的井下作业智能调速控制系统。首先针对常规控制在井下工况环节下的缺陷与不足,选取适用于处理非线性,需要人工经验灵活变通的控制问题的模糊算法作为研究主体。本文设计并提出一种适用于井下特殊工作场合的模糊PID控制算法。经过电动执行器的算法验证,该控制算法能够快速响应控制信号,输出信号更加平滑稳定,鲁棒性更强。其次通过研究粒子群优化原理,提出一种采用粒子群优化算法(PSO)优化模糊控制规则权值和量化比例因子的模糊PID控制算法。设计编写出该智能算法的算法流程和算法程序。经过电动执行器的算法验证,PSO优化后的模糊PID算法比模糊PID算法输出更加平稳,控制精度更加准确,全程无超调量输出,更加适合于井下这种对可靠性和响应速度要求较高的工作场合。最后为了验证算法井下控制作业的有效性,通过数学公式计算得出磁力耦合器的公式模型,结合永磁涡流试...

【文章页数】：104 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内与国外的研究现状与发展
        1.2.1 模糊控制系统
        1.2.2 模糊控制存在的问题
    1.3 研究主要内容
    1.4 本章小结
2 磁力耦合器调速控制系统
    2.1 磁力耦合器调速机构的基本结构
    2.2 磁力耦合器调速的基本原理
    2.3 磁力耦合器井下作业优势
        2.3.1 软启动
        2.3.2 过载保护
        2.3.3 减振隔振
        2.3.4 不对中传动特性
        2.3.5 延长传动系统的使用寿命
    2.4 本章小结
3 智能控制系统硬件方案设计
    3.1 控制载体确定
        3.1.1 PLC简介
        3.1.2 PLC工作原理和运行特点
    3.2 控制系统硬件配置和选型
        3.2.1 PLC的选型
        3.2.2 模块选型
        3.2.3 系统的整合和实现
    3.3 本章小结
4 变论域模糊PID控制算法设计与分析
    4.1 常规控制理论基础
    4.2 模糊PID控制设计
        4.2.1 模糊化
        4.2.2 隶属函数的确定
        4.2.3 模糊控制规则与模糊推理
        4.2.4 解模糊
    4.3 模糊PID控制
    4.4 变论域模糊PID控制设计
        4.4.1 变论域原因
        4.4.2 变论域原理
        4.4.3 变论域模糊PID控制系统设计
    4.5 仿真验证
        4.5.1 常规PID控制仿真
        4.5.2 模糊PID控制仿真
    4.6 本章小结
5 基于粒子群优化的变论域模糊PID控制算法
    5.1 粒子群算法优化概述
    5.2 粒子群算法参数分析
    5.3 标准粒子群算法的基本步骤和流程图
    5.4 粒子群优化算法与其他迭代算法的异同
    5.5 基于粒子群优化的模糊PID控制调速设计原理
        5.5.1 参数调整原则
        5.5.2 优化性能评价标准
    5.6 算法实现步骤
    5.7 算法验证
        5.7.1 PSO优化模糊控制器的Matlab仿真实现
        5.7.2 优化结果分析
        5.7.3 优化结果验证
    5.8 本章小结
6 智能模糊PID控制仿真与分析
    6.1 控制对象建模
        6.1.1 磁力耦合器气隙扭矩输出转速的数学模型
        6.1.2 实验台的基本结构
    6.2 模糊PID控制器设计
        6.2.1 输入输出量模糊化
        6.2.2 模糊规则编写
        6.2.3 粒子群优化器设计
        6.2.4 仿真结果分析
    6.3 本章小结
7 总结和展望
    7.1 结论
    7.2 展望
致谢
参考文献
作者简介及读研期间主要学术成果



本文编号：3755251