万有引力算法优化电液力伺服控制系统的研究.pdfVIP

28 液压与气动 2013年第 l0期 DOI：10．11832／j．issn．1000-4858．2013．10．007 万有引力算法优化 电液力伺服控制系统的研究 王 飞，黄茹楠 ，高英杰 ，李鹏飞 ResearchonGravitationalSearchAlgorithm forOptimizing Electro—hydraulicForceServoSystem WANGFei，HUANGRu—nan，GAOYing-jie，LIPeng—fei (燕山大学 电气工程学院，河北 秦皇岛 066004) 摘 要：提出在航空关节轴承性能评价试验机加载控制系统中，应用万有引力算法(GSA)对电液力PID 控制参数的优化方法。系统优化后 ，阶跃加载的响应速度和动态载荷谱加载的控制性能得到了综合提升，解 决了电液力伺服控制系统粒子群算法(PSO)在载荷谱加载条件下动态控制精度较低 的问题 。仿真与实验 结果表明：万有引力算法在 电液力伺服系统参数优化方面具有更好的收敛速度和寻优精度 ，与PSO算法优 化的结果相对比，系统的控制性能有显著提高。该算法对电液力伺服控制系统具有一定的通用性。 关键词：万有引力算法；PID参数整定；电液力伺服控制系统 中图分类号：TH137 文献标志码 ：B 文章编号：1000-4858(2013)10-0028—04 引言 l 电液力伺服控制系统的模型 航空关节轴承性能评价试验机需要模拟复杂飞行 航空关节轴承性能评价试验机加载控制系统足典 条件下关节轴承的环境条件、运动条件和受力载荷条 型的电液力伺服控制系统。主要 由控制器、伺服放大 件 ，通过在线试验 ，评测受试轴承的工作性能和服役寿 器、电液伺服阀、液压缸、负载和力传感器等构成，系统 命 。试验机加载控制采用了电液力伺服控制系统，要 框图如图 1所示。 求真实模拟力的变化、力的冲击和力的动态载荷谱等 受试轴承的受力载荷条件。因此必须解决液压力伺服 控制系统对于动态载荷谱响应的快速性与准确性的问 题，而常规 PID控制的参数整定算法很难得到最优的 系统参数来满足试验机在复杂条件下的受力载荷的控 图1 试验机的伺服加载系统框图 制要求。 依据参考文献[1]，试验机伺服加载系统的数学 目前启发式算法的研究为解决复杂系统参数整定 模型如图2所示 。 问题提供了新的思路，其中使用遗传算法 (GA)和粒 开环传递函数为： 子群算法(PSO)整定PID控制参数的方法已广泛应用 F K KA(ms+B。s+K) ． 于伺服控制系统中。但这两种算法在优化过程中易陷 入局部最小值且在寻优后的控制精度上有所欠缺。 箍s(mKc~VtBv)s2+(KVt廿2＼s 2009年，EsmatRashedi等人提 出的万有引力算法 (1) (GSA)，在解决非线性函数寻优的问题上，该算法的寻 优精度和收敛速度都要优于遗传算法和粒子群算法。 收稿 日期：2013-03—12 基于此，本研究提出了在 电液力伺服系统中应用万有 基金项 目：国家 自然科学基金项 目 引力算法优化PID控制参数，从而提升系统控制性能 作者简介：王飞(1985一)，男，河南安阳