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面向高速高加速度运动伺服系统的自寻优模糊控制研究

作　者: 苏志远
导　师: 韩江
学　校: 合肥工业大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 运动伺服系统 直线电机 模糊控制 遗传算法
分类号: TP273.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 245次
引　用: 3次
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内容摘要


随着人们对产品性能、质量、和制造周期等越来越高的要求，则现代化制造设备的高速、高加速度及高精度伺服性能优劣就显得尤其重要。特别在现代高速高精度数控机床和集成电路制造设备中，高速高加速运动保证了生产效率，而高精度运动确保了制造质量。高速高加速度运动伺服系统是现代化制造设备尤其是集成电路制造设备中的核心技术之一。论文的主要内容包括：(1)采用直线电机直接驱动伺服系统的结构，来满足高速高加速度运动的需求，并建立高速高加速度运动伺服系统的理论模型，并推导出数学模型，具有重要的基础理论意义。(2)分析了现阶段各种可行且应用于高速高精度场合的控制策略，并针对直线电机系统比较明显的非线性、系统参数摄动、和负载扰动等不确定因素，采用基于遗传算法优化的模糊控制策略，来代替传统PID控制。(3)介绍了模糊控制和遗传算法的基本理论，并设计了模糊控制器，然后将其引入的量化和比例因子问题看作是控制参数的优化问题，着重研究了基于遗传算法优化的自寻优模糊控制的设计。(4)利用MATLAB／Simulink环境及其软件包建立仿真控制系统，并进行了仿真实验研究。仿真结果表明，此优化的模糊控制系统与传统PID控制器的伺服性能比较具有优良的控制性能。从而表明在高速高加速度运动系统中利用遗传算法优化设计模糊控制系统是可行的。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-12
第一章 绪论  12-20
  1.1 研究高速高加速度运动伺服系统的背景  12-14
    1.1.1 在芯片制造业上的研究背景  12-13
    1.1.2 在数控装备业上的应用背景  13-14
  1.2 高速高加速度运动伺服系统的机构形式  14-16
    1.2.1 传统直线传动伺服机构  14
    1.2.2 直线电机直接驱动系统  14-16
    1.2.3 其他机构类型  16
  1.3 高速高加速度运动伺服系统的国内、外研究及应用现状  16-17
  1.4 高速高加速度伺服系统控制的研究  17-18
  1.5 课题的研究意义及内容  18-20
    1.5.1 研究意义  18
    1.5.2 内容及安排  18-20
第二章 直线电机直接驱动伺服系统的控制结构及建模  20-30
  2.1 直线永磁同步电机的结构  20-21
  2.2 直线永磁同步电机的工作原理  21
  2.3 直线电机直接驱动伺服系统的控制  21-25
    2.3.1 伺服系统的控制结构  21-23
    2.3.2 伺服系统的传统位置控制  23-25
  2.4 直线电机直接驱动伺服系统的数学建模  25-29
    2.4.1 执行部件数学模型的建立  25-28
    2.4.2 直线电机直接驱动伺服系统模型的建立及简化  28-29
  2.5 本章小结  29-30
第三章 伺服系统控制策略的比较与选择  30-40
  3.1 采用新的控制策略的目的  30
  3.2 控制理论的历史与发展  30-36
    3.2.1 传统控制理论  31
    3.2.2 现代控制策略  31-33
    3.3.3 智能控制策略  33-36
  3.3 直线电机直接驱动伺服系统的控制策略选择  36-39
  3.4 本章小结  39-40
第四章 伺服系统的模糊控制器设计  40-51
  4.1 模糊控制系统的组成及原理  40-42
    4.1.1 模糊控制器的基本组成  40-41
    4.1.2 模糊控制的基本工作原理  41-42
  4.2 模糊控制器的设计过程  42-48
    4.2.1 模糊控制器的结构设计  43-44
    4.2.2 模糊控制器的参数确定  44-45
    4.2.3 确定精确量的模糊化方法和模糊量的解模糊化方法  45-46
    4.2.4 确定模糊控制器的控制规则及其模糊推理方法  46-47
    4.2.5 量化因子和比例因子的选择  47-48
  4.3 伺服系统的模糊控制器设计  48-50
  4.4 本章小结  50-51
第五章 基于遗传算法的自寻优模糊控制器设计  51-60
  5.1 遗传算法概述  51-53
    5.1.1 遗传算法的生物学基础  51
    5.1.2 遗传算法的发展、应用及特点  51-53
  5.2 遗传算法的原理及操作步骤  53-55
  5.3 遗传算法的实现方法  55-57
  5.4 利用遗传算法优化的模糊控制器  57-59
    5.4.1 基于遗传算法优化的模糊控制器的结构  57
    5.4.2 遗传算法在模糊控制器的优化中的实现  57-59
    5.4.3 遗传算法的程序流程  59
  5.5 本章小结  59-60
第六章 仿真实验研究  60-65
  6.1 系统的仿真环境  60-61
  6.2 系统的仿真流程  61
  6.3 系统仿真的模型  61-62
  6.4 仿真实验结果与分析  62-64
  6.5 本章小结  64-65
第七章 总结与展望  65-67
  7.1 全文总结  65-66
  7.2 研究展望  66-67
参考文献  67-70
硕士期间发表的论文  70

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 自动控制、自动控制系统 > 模糊控制、模糊控制系统
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