[发明专利]一种基于灰色关联补偿控制的气动位置伺服控制系统

说明书

一种基于灰色关联补偿控制的气动位置伺服控制系统，将灰色关联控制与传统控制相结合，在控制回路中添加灰色关联补偿控制器，设计灰色关联补偿控制律，根据气动位置伺服控制系统的输出序列与期望输出序列之间的加权灰色关联度，对传统控制算法的控制量进行动态补偿。

技术领域

本发明涉及一种基于灰色关联补偿控制的气动位置伺服控制系统，适用于机械领域。

背景技术

气压传动系统由于价格低廉、结构简单、工作可靠、无污染等优点，在工厂自动化和机器人驱动系统中得到了越来越广泛的应用。由于气动系统的一些固有特点，如气体的可压缩性、控制阀的非线性、气缸的摩擦力特性以及系统参数易受环境的影响等，在很大程度上增加了气动位置伺服系统的控制难度，限制了它的性能。

由于气动伺服控制系统的诸多控制难点，对其进行高精度的位置伺服控制一直是个难题。近年来，在气动位置伺服控制方面，有很多的研究出现，几乎所有的控制理论都可以在气动伺服控制方面的研究中找到。

灰色关联控制的思想由灰色系统理论创始人邓聚龙教授提出。作为灰色关联分析理论用于工程控制领域的控制算法，灰色关联控制在对控制系统的输入与输出进行灰色关联分析的基础上，根据灰色关联度对其实施在线控制的一种控制方法。但由于灰色关联分析算法本身的局限性，尚未形成成熟的控制律，由该方法直接对被控对象实施控制的效果不佳。

发明内容

本发明提出了一种基于灰色关联补偿控制的气动位置伺服控制系统，将灰色关联控制与传统控制相结合，在控制回路中添加灰色关联补偿控制器，设计灰色关联补偿控制律，根据气动位置伺服控制系统的输出序列与期望输出序列之间的加权灰色关联度，对传统控制算法的控制量进行动态补偿。

本发明所采用的技术方案是：

所述控制系统以无杆气缸为被控对象，以气动比例方向阀为控制阀。

所述控制系统通过NI 9215模块实时采集与气缸运动部件固结的位移传感器的信号，经过控制算法的运算，控制量通过NI 9263模块发出至比例方向阀，由比例方向阀控制进入和排出气缸两腔的气体流量，调节气缸两腔的压力，进而控制气缸的位置。

所述NI cRIO-9025通过专用接口与NI 9215和NI 9263连接，NIcRIO-9025通过以太网端口与计算机相连。

所述气动位置伺服控制系统的模型主要由比例方向阀和气缸的数学模型两部分构成，即阀控缸的数学模型。

所述补偿控制器以灰色关联分析理论为基础，根据控制系统输出响应序列与期望输出序列之间的几何形状相似程度及其相对位置，并结合控制系统行为数据的变化趋势，对传统控制方法的控制输出进行动态补偿，保证其对气动位置伺服系统的高精度控制。

本发明的有益效果是：该方法适用于具有非线性、时变和不确定性的伺服控制系统，特别是气动位置伺服控制系统。灰色关联补偿控制方法简单，建模迅速，控制及时、准确，便于工程实现。

附图说明

图1是本发明的气动位置伺服控制系统原理图。

图2是本发明的灰色关联补偿控制原理图。

图中：1.气源；2.过滤调压组件3.比例方向控制阀；4.无杆气缸；5.位移传感器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。