汪 凱

遼寧裝備制造職業(yè)技術(shù)學(xué)院（沈陽(yáng) 110161）

堆垛機(jī)的運(yùn)行控制有它自身的特點(diǎn)，既在它運(yùn)行的起止位置和終止位置具有不確定性。為了進(jìn)一步改善堆垛機(jī)的控制性能，在現(xiàn)有堆垛機(jī)控制技術(shù)的基礎(chǔ)上，把模糊控制技術(shù)引入到堆垛機(jī)位置控制中，并將模糊控制技術(shù)與 PID控制技術(shù)相結(jié)合，所設(shè)計(jì)的控制器結(jié)合了模糊控制和PID控制的優(yōu)點(diǎn)。

1 模糊控制技術(shù)的引入

模糊控制是根據(jù)人的經(jīng)驗(yàn)積累、感覺和邏輯判斷。由此得到啟發(fā)，將頭腦中的經(jīng)驗(yàn)加以總結(jié)，把根據(jù)經(jīng)驗(yàn)所采取的相應(yīng)措施總結(jié)成一條條控制規(guī)則，進(jìn)而構(gòu)筑一個(gè)控制器去代替人對(duì)復(fù)雜的生產(chǎn)過程進(jìn)行控制。它適合解決系統(tǒng)要求有較高的精確性，而且系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型分析相當(dāng)困難的問題。在堆垛機(jī)運(yùn)行過程中，其運(yùn)行目標(biāo)是一個(gè)定值，而堆垛機(jī)與目的位置的距離和堆垛機(jī)的運(yùn)行速度均是不斷變化的數(shù)值，很難用一個(gè)數(shù)學(xué)公式表達(dá)，因此我們用模糊控制來(lái)解決這個(gè)問題，如圖1所示。

圖1 堆垛機(jī)的位置模糊控制系統(tǒng)原理框圖

2 位置控制器設(shè)計(jì)

當(dāng)堆垛機(jī)當(dāng)前位置與目的地的距離小于給定值時(shí)，采用位置模糊PID控制器。

(1)精確量的模糊化

堆垛機(jī)距目的地的距離S、堆垛機(jī)運(yùn)行速度V和變頻器的控制頻率，都是實(shí)數(shù)域上的變量。假定堆垛機(jī)水平運(yùn)行時(shí)，當(dāng)距離目的位置2.8 m時(shí)，由常規(guī)PI調(diào)節(jié)控制切換到Fuzzy-PID模糊控制。S的模糊集論域?yàn)?5個(gè)等級(jí)即[0-14]，模糊量的語(yǔ)言值設(shè)為8檔，即：S1、S2、…、S8。V與f的模糊集論域相同，都設(shè)定為8個(gè)等級(jí)即[O，7]，模糊量的語(yǔ)言值設(shè)為 5檔即：V1(f1)，V2(f2)，V3(f3)，V4(f4)和 V5(f5)。量化因子 Ke=5，Kec=0.0477。輸出控制語(yǔ)言變量選用變頻器的控制頻率，的檔位，對(duì)應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，所以Ku1=200。

當(dāng)模糊控制器輸入S、V的精確值后，根據(jù)量化因子 Ke，Kec計(jì)算出映射到整數(shù)論域的值S*、V*，按各自的隸屬函數(shù)，可得到其模糊變量值完成模糊化。

(2)確定隸屬函數(shù)及語(yǔ)言變量賦值表

位置模糊控制器的輸入、輸出變量的隸屬度函數(shù)曲線。堆垛機(jī)運(yùn)行速度V*和電動(dòng)機(jī)的控制脈沖頻率f*的隸屬度函數(shù)曲線相類似。

(3)模糊控制規(guī)則的建立

在堆垛機(jī)位置模糊控制系統(tǒng)中，A、B和C分別是輸入語(yǔ)言變量S*(堆垛機(jī)當(dāng)前位置與目的位置的距離差)、V*(堆垛機(jī)的運(yùn)行速度)和f*(變頻器的控制頻率)的模糊子集。堆垛機(jī)模糊位置模糊控制器的模糊控制規(guī)則表，如表1所示。

表1 模糊控制規(guī)則表

(4)模糊關(guān)系矩陣與解模糊

位置模糊控制器的模糊控制查詢表如表 2所示。

表2 位置模糊控制器的模糊控制查詢表

3 結(jié)論

在位置模糊控制系統(tǒng)中，通過測(cè)速器的檢測(cè)得到電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速反饋信號(hào)作為模糊控制器的一個(gè)輸入，并通過轉(zhuǎn)速及時(shí)間與位移的關(guān)系，推算出堆垛機(jī)運(yùn)行的位移量，與位置給定相比較，即可得到堆垛機(jī)當(dāng)前位置與目的位置的距離差S，作為模糊控制器的輸入。

實(shí)踐證明，根據(jù)堆垛機(jī)的實(shí)際控制要求，提高了堆垛機(jī)的工作效率，并且可消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差和超調(diào)現(xiàn)象。但在實(shí)際應(yīng)用中，由于堆垛機(jī)個(gè)體的差異，各控制參數(shù)應(yīng)根據(jù)情況進(jìn)行選擇與調(diào)試。

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