模糊控制在汽車伺服控制系統(tǒng)中有哪些應用

傳統(tǒng)PID（比例、積分和微分）控制原理簡單，使用方便，適應性強，可以廣泛應用于各種工業(yè)過程控制領域。但是PID控制器也存在參數(shù)調節(jié)需要一定過程，最優(yōu)參數(shù)選取比較麻煩的缺點，對一些系統(tǒng)參數(shù)會變化的過程，PID控制就無法有效地對系統(tǒng)進行在線控制。不能滿足在系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生變化時PID參數(shù)隨之發(fā)生相應改變的要求，嚴重的影響了控制效果。

模糊控制技術，已經(jīng)成為智能控制技術的一個重要分支，它是一種高級算法策略和新穎的技術。自從1974年英國的馬丹尼(E.H.Mandani)工程師首先根據(jù)模糊集合理論組成的模糊控制器用于蒸汽發(fā)動機的控制以后，在其發(fā)展歷程的30多年中，模糊控制技術得到了廣泛而快速的發(fā)展。

現(xiàn)在，模糊控制已廣泛地應用于冶金與化工過程控制、工業(yè)自動化、家用電器智能化、儀器儀表自動化、計算機及電子技術應用等領域。尤其在交通路口控制、機器人、機械手控制、航天飛行控制、汽車控制、電梯控制、核反應堆及家用電器控制等方面，表現(xiàn)其很強的應用價值。

并且目前已有了專用的模糊芯片和模糊計算機的產(chǎn)品，可供選用。我國對模糊控制器開始研究是在1979年，并且已經(jīng)在模糊控制器的定義、性能、算法、魯棒性、電路實現(xiàn)方法、穩(wěn)定性、規(guī)則自調整等方面取得了大量的成果。著名科學家錢學森指出，模糊數(shù)學理論及其應用，關系到我國二十一世紀的國力和命運。

所謂模糊PID控制器,即利用模糊邏輯算法并根據(jù)一定的模糊規(guī)則對PID控制的比例、積分、微分系數(shù)進行實時優(yōu)化,以達到較為理想的控制效果。

模糊PID控制共包括參數(shù)模糊化、模糊規(guī)則推理、參數(shù)解模糊、PID控制器等幾個重要組成部分。計算機根據(jù)所設定的輸入和反饋信號，計算實際位置和理論位置的偏差e以及當前的偏差變化ec，并根據(jù)模糊規(guī)則進行模糊推理，最后對模糊參數(shù)進行解模糊，輸出PID控制器的比例、積分、微分系數(shù)。

衛(wèi)星信號接收最大的難點是天線如何自動跟蹤衛(wèi)星信號，尤其是艦船位置（經(jīng)、緯度）和方向（方位角）。

為接收衛(wèi)星信號，在艦船移動接收平臺上裝載可由電機控制旋轉的衛(wèi)星接收天線系統(tǒng)，將測量出的衛(wèi)星電視接收天線方向的變化數(shù)據(jù)轉換成驅動指令，經(jīng)伺服驅動系統(tǒng)控制天線轉動，使接收天線中心軸在載體移動過程中始終對準衛(wèi)星，并且采取適當方法對長時間行駛產(chǎn)生的累積誤差進行修正。

故針對艦船航行過程中，因受各種作用力對船只的影響，衛(wèi)星天線接收器的基座發(fā)生偏移，導致天線接收器不再指向衛(wèi)星信號的傳輸方向，信號接收變弱甚至中斷，通過從輪船衛(wèi)星天線陀螺傳感器和電子羅盤得到的數(shù)據(jù)，對改變的接收器指向坐標進行推算驗證，得到天線指向的初始坐標的坐標值轉換公式。利用電機伺服驅動系統(tǒng)控制天線左右或上下轉動，重新調整使其指向衛(wèi)星，接收信號。

/ 車載天線伺服系統(tǒng)的組成 /

車載天線系統(tǒng)由兩部分組成：戶外設備和戶內設備。戶外設備主要是天線伺服跟蹤系統(tǒng)（包括平臺、平臺伺服跟蹤系統(tǒng)、慣性傳感器、GPS、衛(wèi)星天線等）;戶內設備主要是控制器（包括各傳感器接口、數(shù)據(jù)采集、控制器、衛(wèi)星接收機等）和主控計算機，兩者之間采用電纜連接，具有穩(wěn)定跟蹤和接收衛(wèi)星信號的兩大功能。

本系統(tǒng)采用德州儀器推出的TMS320LF2407A，與傳統(tǒng)的單片機相比有巨大的優(yōu)勢。只需外加較少的硬件即可實現(xiàn)電機控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)采用增量式光電碼盤反饋轉子的速度和磁極位置及初始位置。車載天線伺服系統(tǒng)模糊PID控制框圖如圖1所示。