基于神经网络控制的气动位置伺服控制系统研究

发布时间：2020-06-05 22:27

【摘要】：气动技术以其传动速度快、无污染等显著优点,在工业生产的许多行业得到了广泛的应用,气动技术已成为现代控制中不可缺少的关键技术之一。但由于气动系统固有的强非线性、固有频率低等缺点,使得控制精度和稳定性难以达到理想的控制效果,限制其进一步应用和发展。因此,对气动系统进行深入的研究,采取合适的控制策略,提高气动系统的定位精度,具有重要的研究价值和现实意义。 本文首先根据气体特性,依据气体热力学理论,经合理的假设和推导,建立以无杆气缸和气动伺服阀构成的气动伺服位置控制系统的数学模型,并通过计算机数字仿真技术对系统特性进行分析和研究。在此基础上,对气动伺服位置控制系统进行了相应控制策略的研究。由于系统具有严重的非线性,采用经典控制方法(PID控制)难以获得理想的控制效果,从而引入神经网络控制策略,利用神经网络自学习、自适应、非线性映射等特点,设计出BP-PID-RBF的神经网络控制器,并进行了仿真。结果表明,这种控制策略,能明显地改善系统的动静态性能,可以实现气缸活塞全行程任意位置上的精确定位,定位精度高、响应快、跟踪效果好。并且从根本上解决了PID控制器参数选取难的问题,也从根本上弥补了系统在建模时忽略摩擦力引起的数学模型不准确的缺陷。
【图文】：

2.1气动伺服位置控制系统的机械组成本文研究的气动伺服位置控制系统是从德国博世力士乐公司引进的三轴气动机械手。其实物如图2.1所示。图2.1三轴气动机械手实物图l一轴缸体2.y轴滑架3.y轴缸体4.x轴缸体该机械手由气源装置、气动伺服位置NC直线执行机构、控制器和检测装置等组成。所有功能单元(如伺服阀、动力源、测量系统)集为一体，结构紧凑，使系统具有安装方便、易操作等优点。其系统结构组成如图2.2所示。该控制系统工作原理是计算机发出指令信号，，经控制器DA/转换成控制信号，用于控制伺服阀，通过伺服阀改变进入执行元件(无杆气缸)容腔内压缩空气的压力、流量来控制执行机构运动。侧量系统将测量到的数据反馈到控制器，使输入信号与气缸位移反馈信号之差减小并趋于零，从而实现气缸位移对输入信号的跟踪。

昆明理工大学硕士学位论文本伺服位置控制系统的侧量系统如图2.8所示。测量系统的主要部分是增量式直线型光栅编码传感器，用于检测线性位移。其工作原理是，光源发出的光经处理后获得平行光照射在主刻度线3上，形成莫尔条纹，莫尔条纹信号用光电接收元件接收，根据光信号的强弱变化，光电元件将光信号转换成电信号输出。该传感器具有很高的精度，其误差可控制在.02一.04产m/m内，精度为oj~3脚八5仪俪m，分辨率可做到.01召m，允许计数速度为Zoom用/:。就信号传递而言
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TH138

【引证文献】

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本文编号：2698712