混沌优化及其在电动舵机控制系统上的应用

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舵机系统是导弹控制系统中重要组成部分,它的特性直接影响着导弹的整体性能。由于实际电动舵机存在许多非线性因素,使用传统的控制算法很难满足控制要求。混沌优化算法作为一种新型的智能算法得到了广泛的注意和研究,己经在一定领域得到了应用,有着良好的应用前景。本文主要研究混沌优化算法在电动舵机控制系统中的应用。首先,简要介绍了混沌动力学基本理论,并分析了共轭梯度方法和混沌优化算法的基本思想,提出了一种基于混沌优化和共轭梯度方法的混合优化算法,设计了基于混合优化算法的PID和神经元PID控制策略,并对两种控制策略进行了仿真研究,仿真结果表明这两种控制策略的有效性和实用性。其次,建立了直流电动机、谐波齿轮减速器、负载和摩擦力矩的数学模型,利用工程设计方案设计了位置环、转速环和电流环三闭环控制系统,并进行了仿真研究。仿真结果表明:在弹性负载和摩擦力矩条件下,该三闭环控制不能满足工程上的控制精度要求。最后,根据电动舵机三闭环控制系统的特点,设计了电动舵机系统参数优化系统,并利用基于混合优化算法的PID和神经元PID控制策略分别对电动舵机三闭环控制系统中的位置环控制器进行了参数优化。应用结果表明:基于混合优化算法的PID和神经元PID控制策略对电动舵机系统的控制,尤其是针对强非线性条件下的电动舵机控制系统,具有控制精度高、超调小、响应快、调节时间短等优点。本文的研究结果具有很大的工程实用价值。
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