基于混沌优化方法的电液伺服系统PID参数整定策略研究

摘要

二十世纪以来，尤其是自动化技术的出现和工业生产自动化程度的日益提升，电液伺服系统也随之得到了蓬勃发展。电液伺服系统是典型的非线性不确定系统。由于参数的不确定性和外部负载的干扰，传统的控制器越来越无法获得理想的控制效果。智能控制的出现，使得非线性不确定系统的控制问题得到了突破。将智能控制与传统的PID控制结合起来形成智能PID控制器，既具备传统PID控制动态品质好、可靠性高等优点，还能够自学习、自组织、自适应，能够根据控制过程中系统参数的变化调整控制参数。因此，对智能PID控制器进行研究可以极大地丰富我们的理论体系，也具有非常重要的实际工程意义。
　　混沌是一种无需附加任何随机因素而本身就具有内在随机性的运动，由于混沌具有既不重合又不交叠的吸引子，因此混沌运动能够有效避免常规PID控制参数整定中易于陷入局部极小值这一缺点，从而可以有效地实现对不确定系统的控制。本文将混沌运动应用于传统PID控制方法中，构造了一个混沌的控制器，它可以成功地实现对电液伺服系统的控制，并有效提高了系统的动态性能。
　　本文首先阐述了混沌运动的基本理论及其动力学特征，并结合传统的控制方法，设计了一种基于混沌寻优参数整定方法的PID控制器。
　　其次，建立了材料试验机电液位置伺服系统的数学模型，并分别采用传统PID控制和基于混沌寻优参数整定方法的PID控制两种方法进行仿真，对该系统的性能进行对比仿真研究。
　　最后，利用LabVIEW软件开发平台设计基于混沌寻优参数整定方法的PID控制策略的计算机控制系统，并利用材料试验机电液位置伺服系统进行了实验验证。
　　仿真和实验结果验证了基于混沌寻优参数整定方法的PID控制策略能够提高系统的动态品质，取得令人满意的控制结果。

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第1章 绪 论

1.1 电液伺服系统概论

1.2 智能控制综述

1.3 混沌优化理论的发展与应用

1.4 课题研究的意义及主要内容

第2章 混沌理论及其动力学分析

2.1 混沌理论基础

2.2 混沌动力学理论分析

2.3 Logistic映射的模型及分析

2.4 小结

第3章 基于混沌优化方法的PID参数控制器设计

3.1 PID控制理论简介

3.2 PID控制器参数的整定

3.3 基于混沌的参数优化PID控制器

3.4 本章小结

第4章 电液位置伺服系统的建模及仿真

4.1 电液位置伺服系统的建模

4.2 基于MTALAB的系统仿真

4.3 本章小结

第5章 电液伺服系统混沌优化控制的实验研究

5.1 材料试验机工作原理

5.2 基于LabVIEW的计算机控制系统开发

5.3 实验结果分析

5.4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果

致谢