木材铣削加工模糊自适应PID控制设计与仿真

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本文主要从自适应模糊PID控制的角度出发,对木材铣削加工在线检测与自适应模糊PID控制系统进行了仿真研究。本文首先查阅了国内外关于木材铣削加工、模糊控制及计算机仿真相关研究的参考文献,提出将激光木材粗糙度在线检测和自适应模糊PID智能控制手段应用于木材铣削加工系统,以便于提高木材加工精度,提高经济收益。然后,对本系统进行了自适应模糊PID控制器的设计。该系统的输入量为激光传感器检测的木材粗糙度与理想的粗糙度的差,输出量为控制木材的进给速度的控制电压u。文中自适应模糊PID控制器采用的是二维结构设计,系统的输入和输出量的隶属度函数及模糊控制规则由该领域专家的长期经验统计而确定。在完成自适应模糊PID控制器的基础上,文章描述了利用工程软件MATLAB对木材铣削加工的自适应模糊PID控制系统进行模型的建立并结合动态仿真工具SIMULINK对本文所设计的控制系统应用于木材铣削加工进行了动态仿真、分析与比较,得出了如下结论:若仅仅使用模糊控制可以使系统输出相应比较平滑快速,很少出现超调现象,同时由于控制规则和隶属函数在选取时考虑了抗干扰性,故有稳态误差,并可能在稳态值附近上下波动;模糊自整定PID调节器的控制效果比传统PID要好的多。PID参数模糊自整定技术与传统的PID调节器相比,很好的解决了超调量的问题,与单纯的模糊控制相比,解决了稳态误差的问题。在鲁棒性方面,由于自适应模糊PID规则类似于人的思维,而且隶属函数值分布是按照原先的经验确定的,所以有较强的鲁棒性;自适应模糊PID控制系统的抗干扰性也较好。该控制策略在实际的控制系统中具有非常广阔的应用前景。
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