超磁致伸缩执行器串级温度控制策略研究.pdfVIP

第 1期 组 合 机 床 与 自动 化 加 工 技 术 NO．1 2012年 1月 M odularM achineTool AutomaticManufacturingTechnique Jan．2012 文章编号 ：1001—2265(2012)01—0043—04 超磁致伸缩执行器串级温度控制策略研究水 何 帆 ，邬义杰，谭 雯，张 雷 (浙江大学 流体动力与机电系统国家重点实验室现代制造工程研究所 ，杭州 310027) 摘要 ：为减少温度对超磁致伸缩执行器 (GMA)输 出位移的影响 ，采用串级PID控制策略对 GMA进行 精确温度全闭环控制。通过热平衡方程推导 了GMA的传热学数学模 型，并建立 了串级 PID控制策 略的实施方案。采用遗传算法对串级 PID控制器进行 PID参数优化整定。仿真结果表明，遗传算法 优化得到的GMM温度阶跃响应 曲线的调节时间和超调量指标均优于单纯形法优化后的响应曲线指 标。而在 GMA温控平 台上的试验结果表 明，串级 PID控制获得的 GMM 温度 阶跃响应调节 时间 513．2s，超调量2．75％，温控精度可达 ±0．1℃，控制效果远远优于单环控制。 关键词：超磁致伸缩执行器；温控；串级控制；PID；遗传算法；参数优化 中图分类号：TH16；TG65 文献标识码 ：A Researchon CascadeControlStrategyforThermalM anagementSystem ofGiantM agnetostrictiveActuator HEFan，WUYi—jie，TANWen，ZHANGLei (StateKeyLaboratoryofFluidPowerTransmissionandControl，InstituteofModernManufactureEngineer— ing，ZhejiangUniversity，Hangzhou310027，China) Abstract：Inorderto implementthefull—closedlooptemperaturecontrolofgiantmagnetOstrictiVeactua— tot(GMA)，anewschematicthatusescascadecontrolstrategytocontrolthetemperatureofgiantmag- netostrictivematerial(GMM)waspresented．Basedontheheatbalanceequation，theheattransferring modelwasderived，andtheconcreteschemeofthePID cascadecontrolstrategywasconstructed．Then geneticalgorithm wasusedforPID parametersoptimizing．Thesimulationresultsshowedthattheaccom— modation timeand overshootindicesgained by geneticalgorithm isbetterthan those gainedby simple method．Usingtheparametersgainedbygeneticalgorithm ，theGMA temperaturecontrolsystem wasex— perimented．Theaccommodationtimeis513．2sand theovershootis2．75％ ．which suggestedthatthe performancewasfarbetterthan single-loopcontro1． Keywords：giantmagnetOstrictiveactuator；thermalmanagement；cascadecontrol；PID ；geneticalgo— rithm ；p