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改进PSO算法优化的电液位置伺服系统滑模控制

蔡改贫 刘鑫 罗小燕 陈慧明

蔡改贫, 刘鑫, 罗小燕, 陈慧明. 改进PSO算法优化的电液位置伺服系统滑模控制[J]. 机械科学与技术, 2019, 38(8): 1223-1230. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20190109
引用本文: 蔡改贫, 刘鑫, 罗小燕, 陈慧明. 改进PSO算法优化的电液位置伺服系统滑模控制[J]. 机械科学与技术, 2019, 38(8): 1223-1230. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20190109
Cai Gaipin, Liu Xin, Luo Xiaoyan, Chen Huiming. Sliding Mode Control of Electro-hydraulic Position Servo System Optimized by Improved PSO Algorithm[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2019, 38(8): 1223-1230. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20190109
Citation: Cai Gaipin, Liu Xin, Luo Xiaoyan, Chen Huiming. Sliding Mode Control of Electro-hydraulic Position Servo System Optimized by Improved PSO Algorithm[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2019, 38(8): 1223-1230. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20190109

改进PSO算法优化的电液位置伺服系统滑模控制

doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20190109
基金项目: 

国家自然科学基金项目 51464017

详细信息
    作者简介:

    蔡改贫(1964-), 教授, 博士, 研究方向为大破碎比物料破磨机理研究、工业机器人应用研究等, cgp4821@163.com

  • 中图分类号: TP273+.1

Sliding Mode Control of Electro-hydraulic Position Servo System Optimized by Improved PSO Algorithm

  • 摘要: 针对电液位置伺服系统因参数不确定性、复杂时变性与非线性而导致控制性能不佳的问题,提出了一种基于改进PSO算法的电液位置伺服系统滑模控制方法。建立电液位置伺服系统的误差状态空间方程,通过设计滑模面和控制律推导出滑模控制器结构,利用李雅普诺夫函数验证了控制器的稳定性,采用柯西变异和自适应速度更新策略改进了PSO算法,并把改进后的PSO算法应用至滑模控制器中进行参数优化,基于AMEsim/MATLAB联合仿真研究了几种方法下系统对位置的跟踪情况。结果表明,相比于PSO算法和APSO算法,改进PSO算法寻优性能更好,从而验证了该方法是有效的;通过对比分析,采用改进PSO算法的滑模控制器极大地提高了系统的控制性能,在抑制抖振的同时实现了系统对状态轨迹的快速精确跟踪。通过现场试验研究,验证了所提方法的应用可行性。
  • 图  1  电液位置伺服系统结构图

    图  2  Rastrigin′s函数

    图  3  3种算法收敛对比

    图  4  改进PSO算法流程

    图  5  电液位置伺服系统AMEsim模型

    图  6  电液位置伺服系统Simulink控制模块

    图  7  阶跃信号时响应曲线

    图  8  3种控制方法下的跟踪效果对比

    图  9  试验平台实物图

    图  10  拉杆式直线位移传感器

    图  11  不同控制方法下的位置跟踪曲线

    图  12  不同控制方法下的误差绝对值变化

    表  1  电液位置伺服系统AMEsim模型参数

    参数名称 数值及单位
    液压油密度 850 kg/m3
    液压油都动力粘度 0.03 Pa·s
    液压泵系统压力 20 MPa
    液压泵系统流量 300 L/min
    电磁伺服阀额度电流 50 mA
    电磁伺服阀固有频率 100 Hz
    电磁伺服阀最大开口流量 150 L/min
    活塞缸直径 120 mm
    活塞直径 95 mm
    负载总质量 300 kg
    电机转速 1 500 r/min
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  • 收稿日期:  2018-12-20
  • 刊出日期:  2019-08-05

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