螺旋升降機伺服係統粒子群優化控製研究
技術廣角
作者：張開洪 顏禹 羅林
摘 要： 螺旋升降機是一種具有承重功能的特殊伺服係統。由於螺旋升降機具有機電耦合特性和非線性特性，且其控製器參數較多，人工經驗等傳統方法調節控製器參數不僅費時費力，還難以獲得較好的控製性能。針對該問題，使用粒子群優化算法優化三環閉環控製器的多個參數。仿真實驗表明，優化後的控製係統的動態響應特性、抗幹擾能力及魯棒性得到提高。
關鍵詞： 螺旋升降機； 伺服係統； 機電耦合； 非線性係統； 粒子群優化算法
中圖分類號：TP273.1 文獻標誌碼：A 文章編號：1006-8228（2015）10-01-03
Abstract： Spiral elevator is a kind of servo system with load bearing function. Because of its electro-mechanical coupling properties and nonlinearity properties and too many of controller parameters， to adjust the parameters of the controller by artificial experience and other traditional methods are not only time-consuming， but also difficult to get better control performance. To solve the problem， the controller parameters of three-ring closed loop controller are optimized by using particle swarm optimization （PSO） algorithm. The simulation results indicate that the dynamic response characteristic， antigambling capability and robustness of the optimized system are improved.
Key words： spiral elevator； servo system； electro-mechanical coupling； nonlinear system； particle swarm optimization （PSO） algorithm
0 引言
隨著電力電子技術、稀土永磁材料及計算機微電子技術的發展，機電伺服係統越來越多的應用於各種場合[1， 2]，其中螺旋升降機就是機電伺服係統的一種應用。與采用液壓和氣壓伺服係統的傳統升降機相比，機電式螺旋升降機具有結構簡單、功率密度高、精度高、壽命長、功率損耗小等優點。但其控製係統較為複雜。
螺旋升降機伺服係統是機電耦合的非線性係統，使用單一控製器對其進行全局控製難以獲得較為理想的控製效果。為了提高螺旋升降機伺服係統的控製性能，本文研究使用多閉環控製係統對伺服係統加以控製[3]。
多閉環控製係統的控製參數較多，伺服係統的數學模型較複雜，改變一個控製參數就會導致係統的傳遞函數發生變化。傳統的PID參數優化方法有極點配置方法、幅值相位裕量方法及人工經驗法等，但這些方法在麵對複雜係統時難以得到優秀的參數。為了解決多閉環控製器參數難以調整的問題，本文引入粒子群優化（PSO）算法對多閉環控製器進行優化控製研究，仿真實驗表明優化後的螺旋升降機伺服係統提高了控製性能。