一種基於模糊變滑模面跟蹤微分器控制方法
2023-06-11 23:50:46 1
一種基於模糊變滑模面跟蹤微分器控制方法
【專利摘要】本發明涉及一種基於模糊變滑模面跟蹤微分器控制方法，模糊變滑模面跟蹤微分器的輸入為被控對象的速度信號，輸出為跟蹤復現輸入控制信號，以及跟蹤復現輸入控制信號的導數，誤差等於跟蹤復現輸入控制信號與輸入控制信號的差，誤差分為七個模糊集，計算誤差對應於七個模糊集的隸屬度，根據得到的每個誤差模糊集上的誤差隸屬度vi計算誤差對應於每個控制模糊集上的控制規則，然後計算模糊變滑模面跟蹤微分器的輸出，對微分器輸出的速度和反饋回來的被控對象的速度之差進行比例控制，對微分器輸出的加速度和反饋回來的被控對象的加速度之差進行微分控制，兩者加合後對被控對象進行控制。
【專利說明】一種基於模糊變滑模面跟蹤微分器控制方法【技術領域】
[0001]本發明涉及共軸傳動印刷機械啟動過程的驅動控制方法。
【背景技術】
[0002]共軸傳動印刷機在啟動過程中，由於採用長軸連接，軸與軸之間傳輸距離長、系統剛度低、負載質量重等諸多因素的影響造成了啟動時會發生扭轉振動，扭振現象不僅影響了啟動過程的穩態時間，而且對傳動軸也會帶來很大的衝擊，從而影響印刷機的使用壽命。傳統PID控制器在印刷機系統啟動過程中往往會激起系統的振蕩，主要是啟動信號多為階躍信號，由於階躍信號是衰減的廣譜信號，富含很多譜段的頻率，當電氣啟動信號的頻率和機械固有頻率相耦合就會激起扭振。其次，傳統PID控制器會對給定信號與反饋信號的誤差求導數，在求導過程中，當採樣時間很短的情況下，會引入計算噪聲從而使系統振蕩。針對以上問題，生產中主要採用在系統輸入端加入低通濾波器的方法來實現對高頻信號的抑制，然而採用低階低通濾波器不能使高頻信號很快的衰減，但是高階濾波器的主要問題是算法過於複雜，並且參數選擇不當會帶來濾波器本身的不收斂，引起信號的振蕩甚至發散。針對以上問題Levant提出了非線性跟蹤微分器，通過規劃啟動曲線和非微分求導的方法，達到了抑制扭振的目的。
【發明內容】
[0003]本發明所採用的技術方案是:在國外Levant提出的一種利用高階變結構來構建非線性跟蹤微分器的基礎上，採用模糊控制擬合滑模面，同時結合傳統的ro控制，構建了一個具有模糊變滑模面跟蹤微分器的ro控制器，抑振效果明顯高於普通ro控制器。方法包括如下具體步驟:
[0004]步驟1:初始化，
[0005]模糊變滑模面跟蹤微分器的輸入控制信號為V (t)，模糊變滑模面跟蹤微分器輸出的狀態為(X，U)T，其中X用來跟蹤復現輸入控制信號V(t)，U為X的導數，初始化模糊變滑模面跟蹤微分器輸出狀態Xd= (xd, ud) T= (0，0)T ;誤差e=X-v (t)，其單位為脈衝。
[0006]步驟2:分別計算誤差e=X-v(t)對應於誤差e七個模糊集的隸屬度，其中，對應於第i個誤差模糊集的隸屬度Vi=f(e)，f( ?)表示隸屬度函數，誤差e的七個模糊集分別為負大(NB)，負中(NM)，負小(NS)，零(Z0)，正小(PS),正中(PM)，正大(PB);第一個模糊集NB採用Z型隸屬度函數，第七個模糊集PB隸屬度函數採用S型隸屬度函數，其餘採用三角形隸屬度函數；
[0007]步驟3:根據得到的每個誤差模糊集上的誤差e的隸屬度Vi分別計算對應的每個控制模糊集上的控制規則Uvi,其中,對應於第i個控制模糊集的隸屬度Ui=f (uvi), Ui=Vi,f ( ?)表示隸屬度函數，Vi表示誤差e對應第i個誤差模糊集的隸屬度，控制規則的七個模糊集與誤差e的七個模糊集分別一一對應；控制規則的七個模糊集分別為負大(NB)，負中(NM)，負小(NS)，零(ZO)，正小(PS)，正中(PM)，正大(PB);第一個模糊集NB採用Z型隸屬度函數，第七個模糊集PB隸屬度函數採用S型隸屬度函數，其餘採用三角形隸屬度函數；
[0008]步驟4:計算模糊變滑模面跟蹤微分器的輸出，模糊變滑模面跟蹤微分器的模型如下:
【權利要求】
1.一種基於模糊變滑模面跟蹤微分器控制方法，其特徵在於包含以下步驟: 步驟1:初始化， 模糊變滑模面跟蹤微分器的輸入控制信號為V (t)，模糊變滑模面跟蹤微分器輸出的狀態為(X，U)T，其中X用來跟蹤復現輸入控制信號V(t)，U為X的導數，初始化模糊變滑模面跟蹤微分器輸出狀態Xd= (xd, ud) T= (O，0)T ;誤差e=X-v (t)； 步驟2:分別計算誤差e=X-v(t)對應於誤差e七個模糊集的隸屬度，其中，對應於第i個誤差模糊集的隸屬度Vi=f(e)，f( ?)表示隸屬度函數，誤差e的七個模糊集分別為負大(NB)，負中(NM)，負小(NS)，零(ZO)，正小(PS)，正中(PM)，正大(PB);第一個模糊集NB採用Z型隸屬度函數，第七個模糊集PB隸屬度函數採用S型隸屬度函數，其餘採用三角形隸屬度函數； 步驟3:根據得到的每個誤差模糊集上的誤差e的隸屬度Vi分別計算對應的每個控制模糊集上的控制規則Uvi,其中,對應於第i個控制模糊集的隸屬度Ui=f (uvi), Ui=Vi, f ( ?)表示隸屬度函數，Vi表示誤差e對應第i個誤差模糊集的隸屬度，控制規則的七個模糊集與誤差e的七個模糊集分別一一對應；控制規則的七個模糊集分別為負大(NB)，負中(NM)，負小(NS)，零(ZO)，正小(PS)，正中(PM)，正大(PB);第一個模糊集NB採用Z型隸屬度函數，第七個模糊集PB隸屬度函數採用S型隸屬度函數，其餘採用三角形隸屬度函數； 步驟4:計算模糊變滑模面跟蹤微分器的輸出，模糊變滑模面跟蹤微分器的模型如下:
【文檔編號】G05B11/36GK103699006SQ201310693008
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月17日 優先權日:2013年12月17日
【發明者】蔡力鋼, 許博, 劉志峰, 肖日東, 張森 申請人:北京工業大學