基于Fuzzy-PID控制的调平支腿精确定位的仿真研究

　　0引言

　　在某型装备多支腿调平过程中，调平液压支腿定位精度和调平策略的选取是影响调平系统整体性能的两个重要因素。对于支腿调平方案的研究，文献大多侧重于调平策略的研究(如调平支腿最高点不动调平法和最低点不动调平法、“中心点不动”调平法，“设定点不动”调平法等^[1、2])，其目的都是在一个调平周期内根据水平传感器信号计算出各支腿需要调节的距离，而后，控制系统根据计算结果控制相应支腿液压缸的伸缩量，直到满足水平精度要求。然而在调平过程中，如果调平支腿液压缸定位误差较大，则会造成调平周期增多，延长调平时间，甚至导致调平失败。为此，本文利用Fuzzy-PID控制算法对单个调平支腿液压缸精确定位问题进行仿真研究。

　　由于液压元件具有非线性的特点，利用SIMULINK作为仿真平台时，建模需要进行简化和线性化处理，难以建立精确的数学模型，而且建模过程复杂。考虑上述因素，本文利用AMESim建立液压系统的模型,利用Simulink设计Fuzzy-PID控制器，通过接口技术，即突出AMESim对流体机械的仿真效能，又能借助MATLAB/Simulink强大的数值处理能力实现系统控制。

　　1调平系统的单个液压支腿回路建模

　　调平系统的单个液压支腿回路如图1所示。液压系统采用定量泵2和溢流阀4组成定压供油单元，由位移传感器7获取当前支腿位移值，将该位移值与给定的预期位移值比较得出偏差量，控制系统根据偏差量计算得出控制电压值，由其控制电液比例方向阀6阀芯的运动，调节流入液压缸的油量，从而达到准确控制液压缸位移的目的。为防止液压缸因重力作用下滑，通常采用双向液压锁5实现支腿可靠停留在任意位置。

　　在AMESim和Matlab/Smiulink均能够正常运行情况下，正确设置联合仿真接口，在AMESim中建立联合仿真模型^[3]。

　　利用AMESim提供的基本元件模块和液压元件模块，搭建液压部分模型。然后通过Interface界面菜单创建能与Smiulink实现连接的接口图标，本文采用联合仿真界面。按照系统的物理构成将液压系统模型与界面图标相对应的部分连接起来，搭建清晰直观的系统模型，如图2所示。

　　没定系统参数如表1所示。

　　2模糊控制的基本过程^[4、5]

　　模糊控制可分为三个基本过程，一是精确输入量的模糊化，二是模糊规则推理，三是精确输出量的解模糊判决。

　　(1)精确输入量的模糊化。

　　模糊控制通常采用双输入单输出二维模糊控制器,输入为传感器检测值与其期望值的偏差e及偏差的变化率ec，输出为控制电压u;对应的模糊语言变量记为E，EC和U，在其论域上分别定义7个模糊子集,记为：E、EC、U={NB，NM，NS，ZO，PS，PM，PB}分属于模糊集合{负大，负中，负小，零，正小，正中，正大}。隶属函数可选用吊钟形、梯形和三角形等，为简化计算，一般选择对称、连续的三角形函数。