(外文翻譯 ) 1 外文翻譯 學(xué)生姓名 學(xué)院名稱 機(jī)電工程學(xué)院 專業(yè)名稱 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)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 fo r 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(duì)采用進(jìn)化策略優(yōu)化電液伺服系統(tǒng)的控制器增益的實(shí) 驗(yàn)性研究 金敏勇，李春鷗 機(jī)械工業(yè)部，韓國(guó)高級(jí)科技研究所 摘要 本論文通過進(jìn)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?？刂葡到y(tǒng)的優(yōu)化控制器增益可以通過使為評(píng)估系統(tǒng)的性能而專門設(shè)計(jì)的適應(yīng)函數(shù)最大化來獲得。在本論文中針對(duì)以熱軋鋼板中輥縫的控制為代表的液壓軋管機(jī)電液位置控制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了時(shí)間延時(shí)控制器，并且通過基于進(jìn)化策略的一系列實(shí)驗(yàn)直接優(yōu)化了控制器的三個(gè)控制參數(shù)。根據(jù)大約 150 次試驗(yàn)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?fù)鋪淼玫綄?shí)驗(yàn)性的確認(rèn) 。由試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)適應(yīng)函數(shù)的拓?fù)溆腥舾删植孔顑?yōu)值以致通過手動(dòng)調(diào)整得到時(shí)間延時(shí)控制器的三個(gè)控制參數(shù)的最優(yōu)值成了一項(xiàng)艱巨的工作。優(yōu)化的結(jié)果可由進(jìn)化策略和拓?fù)渲械淖畲蠓逯档闹睾宵c(diǎn)獲得。試驗(yàn)也顯示進(jìn)化策略是優(yōu)化液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)控制器增益的省時(shí)省力的高效的方法。 關(guān)鍵詞 控制器增益優(yōu)化；進(jìn)化策略；時(shí)間延時(shí)控制器；自動(dòng)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(dòng)伺服系統(tǒng)性能而進(jìn)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(gè)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(dòng)伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)一個(gè)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?yàn)橐簤候?qū)動(dòng)系統(tǒng)高度非線性的特點(diǎn) ,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(dòng)伺服系統(tǒng)比其他的機(jī)械系統(tǒng)比如 經(jīng)有相當(dāng)高程度的非線性了。這是多種因素的結(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?yàn)楣┯蛪毫拓?fù)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(dòng)系統(tǒng)時(shí)，根據(jù)專家對(duì)系統(tǒng)的直觀知識(shí)和調(diào)整控制器增益的一般經(jīng)驗(yàn)來調(diào)整控制器增益。這需要大量的實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)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(dòng)系統(tǒng)控制器增益的自動(dòng)調(diào)整裝置，人們已經(jīng)對(duì)模糊增益適配裝置的應(yīng)用進(jìn)行了研究（ 1997； 1992）。在這個(gè)情況下，需要對(duì)系統(tǒng)的專業(yè)知識(shí)進(jìn)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(shí)。因此，算法的實(shí)施必須要有大量專家的經(jīng)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)。 在這個(gè)研究中，作為電液伺服系統(tǒng)控制器增益的自動(dòng)優(yōu)化方法，本人建議采用進(jìn)化策略。 1973； 981； 1994， 1996）。當(dāng)給出一個(gè)作為候選對(duì)象生存能力的合適的適應(yīng)函數(shù)就代表一個(gè)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(gè)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(gè)主要的優(yōu)點(diǎn)是不需要對(duì)控制系統(tǒng)做大量的增益調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)，并且只需要系統(tǒng)最少量的信息。特別是在 真實(shí)的實(shí)驗(yàn)性系統(tǒng)中對(duì)候選對(duì)象進(jìn)行進(jìn)化的情況下，由于 自適應(yīng)特點(diǎn)所以 在本研究中，設(shè)計(jì)時(shí)間延時(shí)控制器（ 為電液伺服系統(tǒng)的位置控制器。設(shè)計(jì)的第二代順序誤差動(dòng)態(tài)控制器有三個(gè)隱性的控制增益。采用 為優(yōu)化算法，可通過在線實(shí)驗(yàn)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(yàn)證獲得的結(jié)果 ，做出增益區(qū)間內(nèi)適應(yīng)函數(shù)的拓?fù)渚仃嚥⒎治觥Ｗ詈笸ㄟ^ 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(yǔ) Z 目標(biāo)變向量，Z=2,E,n, A 獨(dú)立變量 E 與已知系統(tǒng)慣量有關(guān)的 制增益 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 EE 增益的策略參數(shù) L 控制系統(tǒng)采樣時(shí)間 n增益的策略參數(shù) n 目標(biāo)變量個(gè) 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(gè)系統(tǒng)是液壓軋管機(jī)的輥縫控制的試驗(yàn)機(jī)。它用來改善在熱軋鋼板工藝中的厚度控制性能（ 1984； 1997）。試驗(yàn)機(jī)是仿真由在熱軋工藝中有大量自動(dòng)檢具控制系統(tǒng)的液壓軋管機(jī)組成的輥縫控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)由表示軋管機(jī)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(fù)載單元測(cè)得。結(jié)構(gòu)彈簧的形變現(xiàn)行差動(dòng)變壓器（ 得。材料彈簧的形變通過線性比例測(cè)得。輥縫控制液壓缸在實(shí)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(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生干擾而已。閉路控制電 流信號(hào)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(gè)開路電流信號(hào)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(yàn)設(shè)置的技術(shù)規(guī)范，包括動(dòng)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(shí)驗(yàn)所用到元件的具體參數(shù) 元件 型號(hào) 參數(shù) 動(dòng)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(jì)數(shù)器 置控制系統(tǒng)的延時(shí)控制器 本系統(tǒng)選擇的位置控制器是 1990； 1990）。它是建立在對(duì)由于采用離散控制抽樣技術(shù)的延時(shí)技術(shù)而使系統(tǒng)產(chǎn)生不確定的因素的估計(jì)上的。延時(shí)信息（控制輸入和前一個(gè)采樣周期的狀