基于模糊自适应PID算法的电液比例阀控马达转速的研究

　　液压马达速度伺服系统在航空航天、冶金、船舶、机床动力设备和煤矿机械等土业领域得到了广泛采用，如用十飞机发动机转速模拟系统、大型雷达天线、火炮自动跟随系统、注塑机和油压机等。按传统的分类方法，马达转速的控制方法可分为泵控液压马达速度控制系统和阀控液压马达速度控制系统。电液比例阀可以接受电信号的指令，连续地控制液压系统的参数，具有响应快、成本低等优点，在土业实际中被广泛使用。

　　电液比例阀控制系统是复杂的非线性高阶系统，依靠常规PID控制难以取得很好的控制效果。而将模糊控制和PID控制相结合是一种优化液压系统控制性能的有效方法。这种控制系统一方面可使PID控制器具有模糊控制的智能;另一方面可使模糊控制具有确定的控制结构，从而使所设计的控制器具有两种控制的优点。

　　文献提出并设计了模糊PID控制器，实现了阀控非对称液压缸的位置控制。文献对比例阀控中速液压马达的点位控制进行了研究。文献用模糊PID算法实现了泵控液压马达的位置跟踪。

　　目前，对使用电液比例阀控制液压马达转速的研究较少。考虑到液压马达转速控制的重要性，本文对比例阀控液压马达转速系统进行了建模，用模糊自适应PID算法对控制系统进行了控制与仿真，并与传统PID算法的控制结论进行了对比和研究。

　　1比例阀控液压马达的数学模型

　　1.1电液比例阀的负载流量方程

　　式中△Q_L—负载流量变化

　　△x_v—阀的位移变化

　　△P_L—负载压降变化

　　k_q—流量增益

　　k_c—流量一压力系数

　　液压马达的流量连续方程

　　1. 2液压马达的流量连续方程

　　比例阀输出的负载流量，一部分用来推动马达运动，另一部分用来补偿马达的各种泄漏，还有一部分用来补偿压缩带来的流量影响。对液压马达的特性作如下假设:

　　(1)所有液压管道短而粗，忽略管道内的摩擦损失，忽略流体质量效应和管道动态影响;

　　(2)马达内的油温和体积弹性模量是常数;

　　(3)液压马达的内外泄漏为层流流动;

　　(4)考虑液体的压缩性;

　　(5)供油系统为恒压源，供油压力为常数。

　　根据以上假设可得出液压马达的流量连续方程为

　　式中D_m—液压马达理论排量，m; /rad

　　θ—液压马达轴的转角，rad

　　Q_L—负载流量，m³,m /s

　　C_m—液压马达的总泄漏系数