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研究生:陳俊銘
研究生(外文):Chun-Ming Chen
論文名稱:應用模糊PID之PLC控制液壓伺服系統
論文名稱(外文):A PLC-Based Fuzzy PID Controlled Hydraulic Servo System
指導教授:顏炳郎
口試委員:顏木田蕭俊祥
口試日期:2005-06-28
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺北科技大學
系所名稱:自動化科技研究所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2005
畢業學年度:93
語文別:中文
論文頁數:111
中文關鍵詞:液壓伺服PLC控制器模糊PID模糊控制精密定位
外文關鍵詞:Hydraulic servo systemPLCPID controlFuzzy PID controlFuzzy controlPrecise Positioning System
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液壓系統存在著高度非線性特性,系統的參數會隨著時間及操作環境而改變,傳統的PID控制對於線性系統而言,雖然可以使整個控制系統達到要求動態響應,加上其結構簡單、穩定性好,因而是目前工業界最為廣泛使用的一種控制模式,但是對於高度非線性的液壓系統而言,卻無法滿足控制精度的需求。因此,本文提出一非線性的控制模式以控制液壓伺服閥,進行液壓伺服精密定位之控制。 本文主要結合PID與模糊控制理論,以模糊PID的觀念與想法,配合專家的調整經驗,動態的調整PID參數以達到最佳的控制結果。雖然目前有許多文獻提出各種控制策略,應用於液壓缸的伺服定位及壓力控制上,例如模糊控制、自調適適應控制、自調式PID控制、及強健控制等,但在控制器的實現方面,均以電腦或是PC-Base控制器加上伺服軸卡的控制架構為主,本文是以工業界最熟悉之可程式邏輯控制器PLC為基本架構,來實現所提出的模糊PID控制策略,融合業界長期累積的調整經驗法則,使本文所發展之控制器架構,更具產業的實用性,並可提昇國內生產產業機械的公司,在伺服控制領域的核心技術。
High nonlinearity and time variation are very common in hydraulic servo systems. The system parameters are varying from time to time and due to different operation conditions. Demands for wide range of operation conditions, such as different positioning range, make a linearization model, linearized around a single operation point, inaccurate to describe the system dynamic behavior. Therefore, a traditional PID controller, which used to work well in a linear system, will not be able to work satisfactorily for the highly nonlinear system with time varying system parameters. In order to counter the problem, we proposed a nonlinear controller of an architecture of fuzzy PID, to dynamically tune the PID gains so that an optimal performance outcome can be obtained. In the past, there are plenty of advanced control strategies have been proposed in literatures to solve the hydraulic servo system, such as fuzzy controller, self-tuning adaptive controller, self-tuning PID controller and robust controller etc. However, most of them were using the PC-based framework. At the time being, PLC is the most popular controller used for manufacturing machines. In this paper, a framework of using PLC as the controller unit, combining the fuzzy PID control strategy, will provide a very high potential solution in practice for the industry of hydraulic servo system applications. This technology will also help domestic companies to build up their own core technology in servo control aspects.
中文摘要…………………………………………………..………………………….i
英文摘要……………………………………………………………….…….……….ii
誌謝………………………..………………………………………………………….iii
目錄………………………………………..………………………………………….iv
表目錄……………………………………………………..………………………….vi
圖目錄…………………………………..…………………………………………….vii
符號彙編………………………………………………..…………………………….xiii
第一章 序論………………………………………………………………………….1
1.1前言…………………………………….……………………………………1
1.2研究動機與目的…………………………………….…..……………..……2
1.3文獻回顧…………………………….………………………………………3
1.4研究方向及論文架構……………………………….………………………5
第二章 數學模式推導說明及模擬………………...……………….……….………6
2.1流量伺服閥之動態模型………………...………………….…….…………8
2.2液壓缸之數學模式……..……………………………….….…….…………10
2.3 PLC閥控系統模擬……………………….………………………….………12
第三章 控制理論介紹………....……………………………..…….….………..……19
3.1 PID概論……......……………………………..…….………….…………….19
3.2臨界靈敏度法調整PID參數.………………..…………….………………..21
3.3 模糊控制理論……..…………………………………………….......………23
3.3.1模糊控制理論及控制系統簡介……………………….......…………23
3.3.2模糊控制器原理……………………………………….......…………25
3.4 模糊PID控制器的基本型式………..……………………….......…………30
3.5 PLC實現模糊PID設計之步驟………..……………………….......……….34
3.5.1液壓伺服經驗法則描述……………………………….......…………35
3.5.2模糊規則表之建立與軟體開發流程………………….......…………36
3.5.3 PLC實現模糊PID範例……………………………….......…………40
第四章 液壓伺服軌跡追蹤製程分析………….…………..…….…………………..50
4.1液壓伺服製程配方……………….……………………….…………………51
4.2 時間切割問題討論……………………………………….…………………52
4.3遞增量平均化之解決方式………………….…………….…………………56
4.4程式架構…………………………………….…………….…………………58
4.4.1 位置差值計算方式……………….....……………………………….61
4.4.2 位置分割等份及PID SV值計算方式……………….......………….63
第五章 實機測試與討論…………………….…….……………..…………………..66
5.1機台架構及設備說明…………………….…….……………………………66
5.1.1油壓迴路架構圖…….....……………………………………………..67
5.1.2電控迴路架構圖………….......………………………………………68
5.2實機測試方法與結果分析……….………………………………………….72
5.2.1合模精密定位測試及驗證方式....…………………………………...72
5.2.2常規PID與模糊PID控制的精密定位結果與分析………………..74
5.3.1伺服追蹤製程配方說明....…………………………………………...95
5.3.2常規PID與模糊PID控制的伺服追蹤結果與分析………………..96
第六章 結論與未來展望………………..………………….…….…………………105
6.1結論………………………………………………….…….………………105
6.2未來展望…………………………………………….…….………………107
參考文獻………………………………………..…………….…….………..………108
[1] 郭興家,呂准熏,黃勝銘,氣液壓學,出版地:高立圖書有限公司,中華民國八十一年。
[2] 洪乾財,改良式順滑模態控制於液壓伺服系統之研究,碩士論文,國立雲林科技大學機械工程系,中華民國九十二年。
[3] 李忠龍,改良式順滑模態應用於負載調變液壓缸之定位及追蹤控制,碩士論文,國立雲林科技大學機械工程系,中華民國九十三年。
[4] 陳秉昌,低速高精度液壓系統伺服位置控制之研究,碩士論文,國立成功大學機械工程學系,中華民國九十二年。
[5] J.-J. E. Slontine and W. Li, “Application Nonlinear Control”, Prentice-Hall, 1991.
[6] A. Isidori, ”Nonlinear Control Systems”, Springer Verlag, Third Edition, 1996.
[7] 林銘湧,精密伺服控制系統之摩擦力分析及補償研究,碩士論文,逢甲大學自動控制工程學系碩士班,中華民國九十一年。
[8] RUI LIU B.Engr., Nonlinear Control Of Electro-Hydraulic Servosystems:Theory And Experiment, Tsinghua University,1994.
[9] Miroslav, Vlastimir, Dragan, ”Position Control Of An Electro- Hydraulic Servo System Using Sliding Mode Control Enhanced By FuzzyPI Controller”, vol.1, no 9, 2002, pp. 1217 – 1230.
[10] Daohang Sha, Vladimir B. Bajic, Huayong Yang, “New model and sliding mode control of hydraulic elevator velocity tracking system”, ELSEVIER, 2001, pp. 365-385.
[11] 劉源良,模型參考自適應類神經網路之電液伺服控制,博士論文,中原大學機械工程學系,中華民國九十二年。
[12] 曾偉誠,反覆式學習控制於液壓缸位置控制系統之研究,碩士論文,大葉大學機械工程學系碩士班,中華民國九十年。
[13] S. R. Oh, Z. Bien and I. H. Suh, “An Iterative Learning Control Method with Application for the Robot Manipulator”, IEEE J. of Robotics and Automation, vol. 4, no. 5, 1988, pp. 508-514.
[14] D. W. Wang, ”A Simple Iterative Learning Controller for Manipulator with Flexible Joints”, Automatica, vol. 31, no. 9, 1995, pp.1341-1344.
[15] A. D. Barton, P. L. Lewin, and D. J. Brown, “Practical Implementation of a Real-Time Iterative Learning Position Controller”, Int. J. of Control, vol. 73, no. 10, 2000, pp. 992-999.
[16] 劉立強,不平衡雙液壓缸系統之同步運動控制,碩士論文,國立中山大學機械與機電工程研究所,中華民國九十一年。
[17] 張祖烈、郭家和,「比例閥於液壓伺服控制中之智慧型最佳化應用」,第五屆全國機構與機器設計學術研討會,高雄,2002,第498-504頁。
[18] 葉國安,使用比例閥與伺服閥在液壓伺服定位控制上之比較,碩士論文,中原大學機械所,中華民國八十四年。
[19] J. B. Gambel, N. D. Vaughan, “Comparison of Sliding Mode Control with state Feedback and PID Control Applied to a Proportional Solenoid Valve”, Trans.ASME. J. of Dyn. Syst. Meas. Control, Vol.118, 1996, pp. 434-438.
[20] J. B. Gambel, N. D. Vaughan, “The Modeling and Simulation of a Proportional Solenoid Valve”, Trans.ASME. J. of Dyn. Syst. Meas. Control, Vol.118, 1996, pp.120-125.
[21] 劉景民,比例壓力閥的靜態及動態分析,碩士論文,清華大學動機所,中華民國八十三年。
[22] 陳元榮,油壓電磁比例閥動態及控制之研究,碩士論文,中央大學機械所,中華民國八十年。
[23] H.E. Merritt,“Hydraulic Control System”,John Wiley&Sons,1967.
[24] 許朝勝,長行程單桿液壓缸於垂直負荷之位置伺服控制研究,成大機械所論文,1999。
[25] Werner Haas, Kurt Schlacher and Reinhard Gahleitner,“Department of Automatic Control and Control System Technology”, Johannes Kepler University Linz, 2000.
[26] 董義雄,直流無刷馬達之適應性模糊滑動模式位置控制,碩士論文,中原大學電機工程學系,中華民國九十二年。
[27] 楊英魁,孫宗瀛,鄭魁香,林建德,蔣旭堂,模糊控制理論與技術,出版地:全華科技圖書股份有限公司,中華民國八十五年。
[28] 徐德宏,全模糊自調式感應電動機V/f速度控制之研究,碩士論文,國立高雄應用科技大學電能與控制工程研究所,中華民國九十二年。
[29] E.H. Mamdani,“Application of Fuzzy Logic to Approximate Reasoning Using Linguistic Synthesis”, IEEE Transaction on Computers, C-26(28), 1997, pp. 1182-1191.
[30] P.M. Larsen, “Industrial Application of Fuzzy Logic Control”, Int. J. Man, Mach, Studies, 12(1), 1980, pp. 3-10.
[31] 張載享,以模糊理論設計變頻式之空調驅動器,碩士論文,逢甲大學電機工程學系碩士班,中華民國九十三年。
[32] 胡包鋼,應浩,「模糊PID控制技術研究發展回顧及其面臨的若干重要問題」,自動化學報,第27卷,第4期,2001,第567-584頁。
[33] Mann G K I, Hu B-G, Gosine R G, “Analysis of direct action fuzzy PID controller structures”, IEEE Transactions on Systems, Man, & Cybernetics, 1999, 29B, pp. 371~388
[34] Heikki Koivo, “Fuzzy Logic Control”, Helsinki University of Technology Control Engineering Laboratory.
[35] Ashwin Mohan, A Fuzzy Controller Developed in RSLogix 5000 using Ladder logic and Functions Blocks implemented on a Control Logix PLC, University of
Missouri, Columbia, 2004.
[36] Mieczyslaw A. Brdys, Jonathan J. Littler, “Fuzzy Logic Gain Scheduling For Non-Linear Servo Tracking”, amcs, vol.12, no. 2, 2002, pp.209-219.
[37] G. Ron Chen, “Fuzzy PID Controllers for Industrial Applications”, Lecture for EE 6542, City University of Hong Kong.
[38] Jan Jantzen, “Fuzzy Supervisory Control”, Technical University of Denmark: Dept. of Automation, 98-H-875, 1998.,http://www.iau.dtu.dk/~jj/pubs/proc.pdf
[39] Jan Jantzen, “Design Of Fuzzy Controllers”, Technical University of Denmark: Dept. of Automation, 98-E-864, 1998.,http://www.iau.dtu.dk/~jj/pubs/design.pdf
[40] 何清華,曾益昆,「基於模糊PID的液壓同步控制」,中國工控網,中國。
[41] Steven D. Kaehler, “Fuzzy Logic Tutorial-An Introduction”, Encoder, 2004.
[42] 網站http://www.ab.com
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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