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基于遗传算法的电动舵机系统模糊PID控制

2021-04-09李璀璀易文俊尹洪桥

兵器装备工程学报 2021年3期
关键词:优化系统

李璀璀,易文俊,管 军,尹洪桥

(南京理工大学 瞬态物理国家重点实验室, 南京 210094)

电动舵机作为终端执行机构,将指令信号迅速准确地转化为舵偏角度[1],直接决定了飞行控制系统的实际性能。

传统的PID控制器参数固定,易于实现,广泛应用于电动舵机控制系统中[2-3]。 然而,电动舵机系统是一个多变量、非线性时变的复杂系统[4],传统PID控制并不能满足高精度的控制要求[5]。滑模控制具有广泛适用,快速响应等优势,但运行过程中存在难以消除的抖振,必须采取措施将其削弱至可容忍的范围内[6-7]。内模控制在线调节参数少,跟踪性能良好,但对于存在不确定性及非线性的复杂系统,这一方法受到一定限制[8]。分数阶控制精度高[9],但控制器结构复杂,整定参数较多。专家PID控制基于专家经验[10],原理简单,但专家经验不易于精确表述,控制系统部分信号量难以定量表示,在应用上存在局限。模糊PID控制基于模糊理论[11],根据实际响应情况,通过模糊推理自动实现对PID参数的优化调整。模糊PID控制对于时变的复杂系统具有更好的适应能力,更符合电动舵机的控制要求。

模糊PID控制器的比例因子和量化因子对控制效果具有重要影响,而这些参数的确定大多依赖经验,缺乏客观性[12-13],存在优化的空间。遗传算法具有良好的全局优化能力和强大的并行计算能力[14-15],适用于大规模复杂问题的优化。结合以上分析,提出利用遗传算法同时优化模糊PID控制器的量化因子和比例因子,以获取更优的控制效果。……

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