第12期 2017年12月
组合机床与自动化加工技术
Modular Machine Tool & Automatic Manufacturing Technique
文章编号：10012265(2017)12011003
D0I:10. 13462/j. cnki. mmtamt. 2017. 12. 027
基于模糊滑模控制的电液伺服系统研究
丁曙光，韩金运
（合肥工业大学机械工程学院，合肥230009）
No.12 Dec.2017
摘要：目前，液压系统被广泛运用在工业生产中，但是在其控制方法上，传统的PID控制不能满足控制精度及相应速度的需求，而滑模变结构控制在提升控制精度的同时文存在较大的抖振现象。故提出了一种滑模变结构控制与模糊控制相结合的控制方法。以阀控液压缸为例建立数学模型，设计模糊滑模控制器并通过Matlab/Simulink进行仿真。结果显示该方法相较于普通PID控制和传统滑模
控制，能够实现快速、准确跟踪，有效抑制抖振且具有较强的鲁棒性，取得了较为满意的控制效果。关键词：液压位置伺服系统;PID控制；滑模变结构控制
中图分类号：TH164；TG506
文献标识码：A
Research of Hydraulic System Based on Fuzzy Sliding Mode Control
DING Shu-guang, HAN Jin-yun
(School of Mechanical Engineering, Hefei University of Technology, Hefei 230009, China)
Abstract : At present, the hydraulic system is widely used in industrial production, but in terms of its control method, the traditional PID control can notmeet the needs of thereaction accuracy and speed. At the same time, the sliding mode variable structure control has a large chattering phenomenon while improving the con-trol precision.Therefore, a new control method combining sliding mode variable structure control and fuzzy control has been proposed. Establishing mathematical model of valve controlled hydraulic cylinder, designing the fuzzy sliding mode controller and simulated by Matlab/Simulink. The result shows that compared to ordi-nary PID control and traditional sliding mode control, the proposed method can achieve faster and more ac-
curate tracking,it can also suppress chatteringeffectively. The experimental results are satisfactory Key words : hydraulic position servo system ; PID control ; sliding mode variable structure control
0引言
1795年英国制成世界上第一台水压机，标志着液压技术的开始。而后液压技术在20世纪中叶在工业上得到推广。在第二次大战期间，液压传动与控制装置因为其高响应、高精度、大功率等优点被大量运用于武器装备上，从而大大促进了液压技术的发展。之后，液压技术在民用领域得到推广，广泛应用于航空、航天、矿山、冶金、大型工程机械等领域。液压系统因为其传动平稳、承载能力大等优点，被广泛运用于现代工业生产中。但其具有较大的不确定性，如流量压力关系和泄漏导致的非线性、内漏引起的死区等。直到20 世纪末，随着电子计算机控制技术的发展，结合电子技术和液压伺服系统的电液伺服控制系统得到了较好的发展。电液伺服系统虽然造价较高、结构复杂，但它结合了液压系统大功率和电子技术控制精度高、速度快的优点。
在控制方法上,PID控制因为其原理简单、适应性强、鲁棒性好的优点，一直以来得到广泛的运用。但在些复杂的系统控制上，传统PID控制常常不能满足
收稿日期：2017-02-04；修回日期：201703-01
控制精度的需要。除传统PID控制外，文献[1]采用普通变结构控制，利用其自适应性好的优点，对非线性的系统进行控制，取得了较好的控制效果。但是因为系统惯性等原因，导致系统存在较大的抖振，可能激发起系统的未建模高频特性，引起系统性能变差，使系统不稳定。文献[2]采用模糊控制，可以对非线性系统进行控制。不足之处是模糊控制在零点位存在盲点，不能较好的同时满足系统的控制精度和响应速度需要。本文以阀控液压位置服系统为研究对象，建立相应的数学模型，采用滑模变结构控制[34]与模糊控制[3]相结合的控制方法。这种模糊滑模控制器[]不仅具有滑模控制的鲁棒性好及响应速度快等优点，同时还兼备模糊控制实时在线参数校正、自适应能力强的特点，有效减轻滑模变结构控制的抖动现象。通过仿真结果证明这种复合控制方法获得了较好的控制效果。
阀控液压缸系统的数学建模 1
非对称液压缸相较对称液压缸具有结构简单、体积小等优点，因此常被应用于日常生活生产中。目前，
*基金项目：安徽省科技厅秋实计划项目（2013AKKG0392）
作者简分芳数据962一），男，安徽县人，合肥工业大学博士研究生，副教授，硕士生导师，研究方向为数控技术及数控装备、嵌人式控制，（E
mail)shuguangding@163.com