基于最小二乘支持向量机和自适应控制算法的电液伺服系统研究

来源 :北京交通大学 | 被引量 : 8次 | 上传用户:xingxingshuaige
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在如今的自动化控制范围中,电液伺服系统扮演着越来越重要的角色,在一些对控制的精度要求极高的精密场合中,越来越多的研究人员选择阀控缸电液伺服系统作为控制系统,在航天领域内的应用尤为广泛,比如,可以准确模拟空气舵运行轨迹的负载模拟器,控制飞机的飞行速度与路线等。电液伺服系统可以作为力,速度,位置伺服控制系统去应用,但是其中研究人员使用频率最高的还是位置伺服系统,即使在一些力与速度的控制系统中,也常常有位置伺服系统嵌入在其中,所以必须提高位置伺服系统的位移控制精度。但是,电液位置系统不是一个一成不变的系统,随着运行时间的增加,由于一些时变参数的存在,导致整个系统是具有时变性的,再者,由于液压阀等非线性元件的存在,也决定了整个系统是非线性的,最后,由于存在大量的非线性元件,系统模型是很难被确立下来的。基于上述的缺点,普通的控制器很难达到理想的控制要求,因此设计一个自适应能力极强的控制器应用在电液伺服系统当中,是具有很高的工程应用价值的。本文首先对电液伺服位置系统进行理论分析,在得知其工作原理的基础上,对液压元件进行分析,从而得到开环传递函数,通过查阅大量的文献资料与实验室已有液压元件相结合,得到整个系统的参数表,代入得理论模型,并通过Matlab/Simulink软件得到了系统是否处于稳定状态。其次,设计了基于PSO-LSSVM模型的自适应PID控制器。对SVM与LSSVM的相关的统计学基础知识与回归原理作了较为详细的介绍,可以得知LSSVM可以逼近任意非线性函数,所以用它进行系统辨识建模,已知模型结构的基础上,辨识模型参数,从而可以得到准确描述系统动态行为的精准模型,LSSVM的相关参数的优化采用粒子群优化算法,基于LSSVM与粒子群优化算法,采集了电液伺服系统实验数据,由此设计了相关辨识试验,训练出了更为准确的PSO-LSSVM模型,在PSO-LSSVM模型的基础上,设计了LSSVM自适应PID控制器,为了验证控制效果,也设计了普通PID控制器与神经网络自适应PID控制器作为对比,最后根据各信号的仿真结果,证实了LSSVM自适应PID控制器控制效果的优越性。最后在搭建的电液伺服控制平台上,进行了闭环控制试验,试验结果显示:LSSVM自适应PID控制器在实际工程应用中的控制效果也要优于PID控制器与ANN-PID控制器,试验的进行验证了本文设计的LSSVM自适应PID控制器的可行性与优越性。
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