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面向高速高加速度运动伺服系统的自寻优模糊控制研究

苏志远  
【摘要】: 随着人们对产品性能、质量、和制造周期等越来越高的要求,则现代化制造设备的高速、高加速度及高精度伺服性能优劣就显得尤其重要。特别在现代高速高精度数控机床和集成电路制造设备中,高速高加速运动保证了生产效率,而高精度运动确保了制造质量。高速高加速度运动伺服系统是现代化制造设备尤其是集成电路制造设备中的核心技术之一。论文的主要内容包括: (1)采用直线电机直接驱动伺服系统的结构,来满足高速高加速度运动的需求,并建立高速高加速度运动伺服系统的理论模型,并推导出数学模型,具有重要的基础理论意义。 (2)分析了现阶段各种可行且应用于高速高精度场合的控制策略,并针对直线电机系统比较明显的非线性、系统参数摄动、和负载扰动等不确定因素,采用基于遗传算法优化的模糊控制策略,来代替传统PID控制。 (3)介绍了模糊控制和遗传算法的基本理论,并设计了模糊控制器,然后将其引入的量化和比例因子问题看作是控制参数的优化问题,着重研究了基于遗传算法优化的自寻优模糊控制的设计。 (4)利用MATLAB/Simulink环境及其软件包建立仿真控制系统,并进行了仿真实验研究。仿真结果表明,此优化的模糊控制系统与传统PID控制器的伺服性能比较具有优良的控制性能。从而表明在高速高加速度运动系统中利用遗传算法优化设计模糊控制系统是可行的。


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