外文翻譯--對采用進化策略優(yōu)化電液伺服系統(tǒng)的控制器增益的實驗性研究

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(外文翻譯 ) 1 外文翻譯 學(xué)生姓名 學(xué)院名稱 機電工程學(xué)院 專業(yè)名稱 機械設(shè)計制造及其自動化 指導(dǎo)教師 (外文翻譯 ) 2 An on of an an of an by to In an a in is of a of It is of is in th to 50 by in It is on a ?so of of a by be a of S in It is is an of in . on of or in a ?of 2002; 1992; & 1998; 1998; &2000). In or it is to to of 外文翻譯 ) 3 is to of To be a of C C It 1976; 1989): of of ow of of in of of ow to of of on of s of in It it is to at a of to of a 1997; 1992). In is of to to of to of of s of In is as a of of in a ES is of on of 1973; 1981; 1994, 1996). an is as of of be as an so an is in of by A is on is is in a is to In a is as a of an to nd By S as in is of in 外文翻譯 ) 4 Ss to on 2. is of in is a of of in 1984; & 1997). a of a in a of of to a of to a of to a of to a to is of of is a of as in is to a to A of is to of is to of is to a to of is 外文翻譯 ) 5 a is to a to In of of of of of of in A of is 1990; 1990), is on of to of 外文翻譯 ) 6 of at a to of be by at is by a so be is of a or of is as as ID it a of or it a of a on a ?a 1994). of of on of 1, a or 1, a 1998). He a 2nd DC of th on of ‘‘ in of a of a s is is is E to be n? to on of in as in )()()}()(2)({)( 2 ?????????? ????? ??? DC n DC is as DC to be us a in a nd is q. (1). by of n? to of of nd be of is on by to be is to be in of of to of n? be be as as to a of of 1990). a is to 外文翻譯 ) 7 on DC a is it is of be a is in of of is is to et 1994). is to of In of is of so it a 1992). of or a of to to 2003). of of DC as of of to it is of is to be ? >1). It is to n? to on of is to it is a in of DC be in of a 3. Ss to to As on of a of on in of of (外文翻譯 ) 8 as of of to a in of is to is to of as on on of an of to 1996). In to to as to as of to be to to is of n on of of in et 1998; 1998). As of on a it is to 1996). be as As on It As by of to A 1996; 1996). (外文翻譯 ) 9 對采用進化策略優(yōu)化電液伺服系統(tǒng)的控制器增益的實 驗性研究 金敏勇，李春鷗 機械工業(yè)部，韓國高級科技研究所 摘要 本論文通過進化的方法解決電液位置控制系統(tǒng)的控制器增益的優(yōu)化問題。控制系統(tǒng)的優(yōu)化控制器增益可以通過使為評估系統(tǒng)的性能而專門設(shè)計的適應(yīng)函數(shù)最大化來獲得。在本論文中針對以熱軋鋼板中輥縫的控制為代表的液壓軋管機電液位置控制系統(tǒng)，設(shè)計了時間延時控制器，并且通過基于進化策略的一系列實驗直接優(yōu)化了控制器的三個控制參數(shù)。根據(jù)大約 150次試驗顯示控制器增益的近優(yōu)值在第五代產(chǎn)生。優(yōu)化的控制器增益可以通過在增益區(qū)間內(nèi)檢查代表系統(tǒng)性能的適應(yīng)函數(shù)的拓撲來得到實驗性的確認 。由試驗發(fā)現(xiàn)適應(yīng)函數(shù)的拓撲有若干局部最優(yōu)值以致通過手動調(diào)整得到時間延時控制器的三個控制參數(shù)的最優(yōu)值成了一項艱巨的工作。優(yōu)化的結(jié)果可由進化策略和拓撲中的最大峰值的重合點獲得。試驗也顯示進化策略是優(yōu)化液壓驅(qū)動系統(tǒng)控制器增益的省時省力的高效的方法。 關(guān)鍵詞 控制器增益優(yōu)化；進化策略；時間延時控制器；自動化控制器增益搜索；電液伺服系統(tǒng) (外文翻譯 ) 10 1 介紹 近幾年來，為提高液壓和氣動伺服系統(tǒng)性能而進行的關(guān)于控制器增益的優(yōu)化性和適應(yīng)性研究已經(jīng)成為一個人們?nèi)找娓信d趣的領(lǐng)域（ 2002； 1992；& 1998； 1998； & 2000）。通常當(dāng)控制工程師為液壓和氣動伺服系統(tǒng)設(shè)計一個控制器是很難從理論上確定它的控制增益從而獲得系統(tǒng)最好的性能。因為液壓驅(qū)動系統(tǒng)高度非線性的特點 ,所以準(zhǔn)確地模擬這些系統(tǒng)是很困難的。更明確些，液壓和氣動伺服系統(tǒng)比其他的機械系統(tǒng)比如 是多種因素的結(jié)果（ 1976;989） :閥的壓力流特性，閥和液壓缸的飽和效 應(yīng)，因供油壓力改變而產(chǎn)生閥和液壓缸泄露流量改變的特性，液壓缸的摩擦力特性，以及隨著溫度變化，工作流體粘性和壓縮系數(shù)改變的特性，更主要是因為供油壓力和負載壓力變化所引起的系統(tǒng)增益的變化。其中，流體的特性是由管道的形狀所決定的。因此，當(dāng)控制液壓驅(qū)動系統(tǒng)時，根據(jù)專家對系統(tǒng)的直觀知識和調(diào)整控制器增益的一般經(jīng)驗來調(diào)整控制器增益。這需要大量的實驗來驗證。但即使獲得了控制器增益，也很難說它是給定條件下的最佳增益。為了研發(fā)液壓驅(qū)動系統(tǒng)控制器增益的自動調(diào)整裝置，人們已經(jīng)對模糊增益適配裝置的應(yīng)用進行了研究（ 1997； 1992）。在這個情況下，需要對系統(tǒng)的專業(yè)知識進行移植以及一些因控制器增益變化而使系統(tǒng)反應(yīng)發(fā)生變化的一般規(guī)則的基礎(chǔ)知識。因此，算法的實施必須要有大量專家的經(jīng)驗和實驗。 在這個研究中，作為電液伺服系統(tǒng)控制器增益的自動優(yōu)化方法，本人建議采用進化策略。 1973； 981； 1994， 1996）。當(dāng)給出一個作為候選對象生存能力的合適的適應(yīng)函數(shù)就代表一個潛在的解決方法，所以控制器增益的 調(diào)節(jié)問題可考慮成一個優(yōu)化問題，也就是在操作者具體給定的增益區(qū)間范圍內(nèi)尋找優(yōu)化的控制器增益設(shè)置值。這樣的一個主要的優(yōu)點是不需要對控制系統(tǒng)做大量的增益調(diào)節(jié)實驗，并且只需要系統(tǒng)最少量的信息。特別是在 真實的實驗性系統(tǒng)中對候選對象進行進化的情況下，由于 在本研究中，設(shè)計時間延時控制器（ 為電液伺服系統(tǒng)的位置控制器。設(shè)計的第二代順序誤差動態(tài)控制器有三個隱性的控制增益。采用 通過在線實驗在特定的增益區(qū)間確定優(yōu)化的控制器增益設(shè)定值。為了驗證獲得的結(jié)果 ，做出增益區(qū)間內(nèi)適應(yīng)函數(shù)的拓撲矩陣并分析。最后通過 法尋找到的結(jié)果顯示與在特定的增益區(qū)間內(nèi)有最優(yōu)適應(yīng)值的優(yōu)化峰值重合。 (外文翻譯 ) 11 術(shù)語 Z 目標(biāo)變向量，Z={2,{E,n?,? } A 獨立變量 E 與已知系統(tǒng)慣量有關(guān)的 希臘字母 e 隨 X 位置誤差， e= ? 代數(shù) 服閥 1的控制電流 u 父母數(shù) 的控制電流 E? L 控制系統(tǒng)采樣時間 ??n?增益的策略參數(shù) n 目標(biāo)變量個 數(shù) ??? 增益的策略參數(shù) ? i?（ 0）策略參數(shù)慣量值， i? {1,2,3} 策略參數(shù)向 量， ? = {? 1， ? 2，? 3}= S 拉普拉斯變換變量 { E? ，??，??} U 控制系統(tǒng)的控制輸入 n?代表閉環(huán)系統(tǒng)的 X 滾錕液壓缸的位置 制增益的自然頻率 ? 代表閉環(huán)系統(tǒng) (外文翻譯 ) 12 2 液壓伺服系統(tǒng) 液位置控制系統(tǒng) 圖 1所示為本研究中所使用的電液位置控制系統(tǒng)示意圖。這個系統(tǒng)是液壓軋管機的輥縫控制的試驗機。它用來改善在熱軋鋼板工藝中的厚度控制性能（ 1984； 1997）。試驗機是仿真由在熱軋工藝中有大量自動檢具控制系統(tǒng)的液壓軋管機組成的輥縫控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)由表示軋管機模量的結(jié)構(gòu)彈簧，表示軋鋼模量的材料彈簧，控制材料彈簧形變的輥縫控制液壓缸和給控制系統(tǒng)干擾的干擾液壓缸組成。加載在輥縫液壓缸上的壓力通過負載單元測得。結(jié)構(gòu)彈簧的形變現(xiàn)行差動變壓器（ 得。材料彈簧的形變通過線性比例測得。輥縫控制液壓缸在實際的熱軋工藝中是類似千斤頂一類的液壓缸。干擾液壓缸僅僅是用來在輥縫控制中對系統(tǒng)產(chǎn)生干擾而已。閉路控制電 流信號用于執(zhí)行輥縫控制液壓缸的位置控制。它輸入到與千斤頂液壓缸連接的伺服閥上。另一個開路電流信號用來產(chǎn)生干擾。它輸入到與干擾液壓缸連接的伺服閥上。在本論文中，考慮的是有干擾修正液壓缸系統(tǒng)的響應(yīng)。如表 1所示為一些試驗設(shè)置的技術(shù)規(guī)范，包括動力單元，輥縫控制液壓缸，結(jié)構(gòu)彈簧，材料彈簧，線性比例，伺服閥和接口卡。 圖 (外文翻譯 ) 13 表 1實驗所用到元件的具體參數(shù) 元件 型號 參數(shù) 動力單元 錕控制液壓缸 40 40構(gòu)彈簧 O 90料彈簧 O 45服閥 3 線性比例 S 603C 1口卡 (? 10V)&16位計數(shù)器 置控制系統(tǒng)的延時控制器 本系統(tǒng)選擇的位置控制器是 1990； 1990）。它是建立在對由于采用離散控制抽樣技術(shù)的延時技術(shù)而使系統(tǒng)產(chǎn)生不確定的因素的估計上的。延時信息（控制輸入和前一個采樣周期的狀態(tài)變量導(dǎo)數(shù)）能消除由