混砂车自动控制系统的设计

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  本文以北方重工使用的HSC360型混砂车作为研究对象。在对现场混砂车的组成结构和工作原理深入分析的基础上,将混砂车自动控制系统分为四个控制子系统,分别建立了各个子系统的数学模型并提取出需要控制的关键变量。根据混砂车的混砂罐体积小、作业速度快,系统具有很强动态性能的特点,采用预测函数控制方法将液位高度控制器作为系统的主控制器,其他子系统控制器作为副控制器。因为预测函数控制可以减少在线计算量,具有快速响应、抗干扰、适应大范围工况变化等优势。但是在预测函数控制中,当预测模型与实际模型存在较大失配时,会导致系统产生震荡,出现较大的超调,而且达到稳定状态也需要更长的时间。针对此问题,运用了模糊推理的方法对控制量进行补偿,使得控制输出量是预测函数控制量和模糊补偿量之和,从而形成了一种改进控制方法:模糊预测函数控制,以此来降低模型失配的影响。
  最后,我们将设计的模糊预测函数控制器在Matlab中进行仿真,并分别从跟踪设定值性能、设定值改变时跟踪性能以及抗扰动性能这几个方面,在预测模型与实际模型匹配和不匹配两种条件下,对模糊预测函数控制器、预测函数控制器和PID控制器的控制效果进行了仿真对比分析。结果表明:采用模糊预测函数控制器作为混砂车的主控制器,控制系统具有更强的抗扰动性能和更快的响应能力。
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