专利名称：非线性精密锻压机的模糊控制方法
技术领域：
本发明涉及工业自动控制领域，尤其是一种非线性精密锻压机的模糊控制方法。
背景技术：
锻压是机械制造工业的基础工艺之一，是研发、生产各类机械装备的重要物质基础和技术基础，是制造机械产品关键零件和重要零件不可缺少的毛坯件。其应用范围涉及国民经济、国防工业和社会生活的各个领域。在汽车、铁路机车车辆、电力、石化、煤炭、冶金、航空、航天、船舶、兵器和机械等工业部门中，至关重要的承力构件都是由锻件制造的。目前国内的锻压机械控制算法应用最为广泛的是比例、积分、微分控制，简称PID 控制。PID控制器问世至今已有近70年历史，它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。然而，对于非线性控制领域，应用传统的PID算法却不能得到很好的效果。70年代后期兴起的智能控制理论为智能控制系统通过模仿人脑神经结构、思维、 专家决策、生物进化和群体特性等，可设计出高智能的控制器，为大规模复杂的系统控制提供了一种解决方法。模糊控制作为智能控制理论之一，应用专家系统的概念和相关技术，模拟人类专家的控制知识与熟练工程技术人员的操作经验所构造的智能型控制系统，其在许多非线性、数学模型难以建立的系统得到很好的应用。
发明内容
本发明解决的技术问题在于提供一种适于非线性精密锻压机的、高精度的非线性精密锻压机的模糊控制方法；可有效解决经典控制理论在非线性精密锻压机上难以建模以及有效控制的问题，可实现精度为10 μ m的产品加工。本发明解决上述技术问题的技术方案是所述的精密锻压机的控制系统由模糊化接口、模糊推理机、知识库以及解模糊接口构成；输入控制量为滑块的位移误差e、位移误差变化率ce和工作滑块位移y，输出的控制量为电机的转角增量Au ；输入控制变量位移误差e和位移误差变化率ce由模糊化接口隶属函数模糊化处理后转换成论域内合适的语言值，模糊化的输入变量根据模糊规则经模糊推理机模糊推理后得到模糊输出量，模糊输出量经加权平均解模糊后得到实际的输出电机转角增量Διι;模糊控制器可表示为Au = f( f edt, e, y)。所述模糊化是将输入变量e、ce和y变换到相应基本论域上合适的语言值；e和ce 论域为{-12、-8、-4、-1、1、4、8、12}，模糊语言值取为{NB、NM、NS、NZ、PZ、PS、PM、PB}，y 论域为{0、20、40、60}，模糊语言值取为{Z0、PS、PM、PB}。系统总的模糊控制输出为Au与e、ce的模糊推理输出和Au与y的模糊推理输出的叠加。Δ u与e、ce的模糊规则如下表所示
权利要求
1.非线性精密锻压机的模糊控制方法，其特征在于所述的精密锻压机的控制系统由模糊化接口、模糊推理机、知识库以及解模糊接口构成；输入控制量为滑块的位移误差e、 位移误差变化率ce和工作滑块位移y，输出的控制量为电机的转角增量Διι ；输入控制变量位移误差e和位移误差变化率ce由模糊化接口隶属函数模糊化处理后转换成论域内合适的语言值，模糊化的输入变量根据模糊规则经模糊推理机模糊推理后得到模糊输出量， 模糊输出量经加权平均解模糊后得到实际的输出电机转角增量Διι ；模糊控制器可表示为 Δ u = f ( / edt, e, y)。
2.根据权利要求1所述的模糊控制方法，其特征在于所述模糊化是将输入变量e、ce 和y变换到相应基本论域上合适的语言值^和⑶论域为{-12、-8、-4、-1、1、4、8、12}，模糊语言值取为{肌、匪、赂、似、？2、？3、？11、？8}，7论域为{0、20、40、60}，模糊语言值取为{Z0、 PS、PM、PB} ο
3.根据权利要求1或2所述的模糊控制方法，其特征在于系统总的模糊控制输出为 Au与e、ce的模糊推理输出和Au与y的模糊推理输出的叠加。
4.根据权利要求1或2所述的模糊控制方法，其特征在于Δu与e、ce的模糊规则如下表所示
5.根据权利要求3所述的模糊控制方法，其特征在于Au与e、ce的模糊规则如下表所示
6.根据权利要求1或2所述的模糊控制方法，其特征在于△ u与y的模糊规则如下表所示
7.根据权利要求3所述的模糊控制方法，其特征在于Au与y的模糊规则如下表所示
8.根据权利要求4所述的模糊控制方法，其特征在于Au与y的模糊规则如下表所示
9.根据权利要求5所述的模糊控制方法，其特征在于Au与y的模糊规则如下表所示
10.根据权利要求1或2所述的模糊控制方法，其特征在于加权平均法对输出控制量进行解模糊的计算公式为
11.根据权利要求3所述的模糊控制方法，其特征在于加权平均法对输出控制量进行解模糊的计算公式为
12.根据权利要求4所述的模糊控制方法，其特征在于加权平均法对输出控制量进行解模糊的计算公式为
13.根据权利要求5所述的模糊控制方法，其特征在于加权平均法对输出控制量进行解模糊的计算公式为
14.根据权利要求6所述的模糊控制方法，其特征在于加权平均法对输出控制量进行解模糊的计算公式为
15.根据权利要求7所述的模糊控制方法，其特征在于加权平均法对输出控制量进行解模糊的计算公式为
16.根据权利要求8所述的模糊控制方法，其特征在于加权平均法对输出控制量进行解模糊的计算公式为
17.根据权利要求9所述的模糊控制方法，其特征在于加权平均法对输出控制量进行解模糊的计算公式为
全文摘要
本发明涉及工业自动控制领域，尤其是一种非线性精密锻压机的模糊控制方法。控制系统由模糊化接口、模糊推理机、知识库以及解模糊接口构成；输入控制量为滑块的位移误差e、位移误差变化率ce和工作滑块位移y，输出的控制量为电机的转角增量Δu；输入控制变量位移误差e和位移误差变化率ce由模糊化接口隶属函数模糊化处理后转换成论域内合适的语言值，模糊化的输入变量根据模糊规则经模糊推理机模糊推理后得到模糊输出量，模糊输出量经加权平均解模糊后得到实际的输出电机转角增量Δu。本发明的控制系统输出能很好地跟踪输入，应用在非线性精密锻压机上能实现精度为10um的产品加工；可广泛应用于各种非线性锻压机上。
文档编号G05B13/04GK102389935SQ20111029142
公开日2012年3月28日 申请日期2011年9月30日 优先权日2011年9月30日
发明者陈冰冰, 黄伟权 申请人:佛山市顺德工业与信息技术研究中心有限公司