基于粒子群优化算法的自调节非线性PID气缸位置控制研究

简介

气动执行机构具有加速度快、成本低、功率重量比高和在恒定负载下不会过热等优点,但同时其非线性特征突出,造成难以实现高精度位置控制。对此,在非线性PID(Nonlinear Proportion-Integral-Derivative,N-PID)控制的基础上,提出了一种自调节非线性PID(Self-regulation Nonlinear Proportion-Integral-Derivative,SN-PID)的控制策略,通过粒子群优化(Particle Swarm Optimization,PSO)算法确定速度变化参数δ和β,不断地更新速动率α,利用Popov稳定判据确定非线性增益k(e)的最大值,从而调整非线性方程的输出,提高气动系统的阶跃响应。实验结果表明:SN-PID能够对负载的变化做出及时的响应,瞬态响应速度较N-PID提高2. 2倍,系统稳态误差可达0. 01 mm,SN-PID控制器下的气缸,可以快速准确地到达指定位置,而且没有明显冲击。