中图分类号
：
ＴＨ１３７．３
文献标识码
：
Ａ
文章编号
：
１６７２－ ８９０４
（
２００８
）
０５－ ０００５－ ００４
收稿日期
：
２００８－ ０８－ １４
作者简介
： 祁帅， 男， 汉族， 硕士， 主要从事机电控制和液压系统控制
的研究工作。
第
５ 期（ 总第 ３０ 期）
２００８ 年 ９ 月
Ｎｏ．５（Ｓｅｒｉａｌ Ｎｏ．３０）
Ｓｅｐ．２００８
Ｆｌｕｉｄ Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ
同步驱动及控制技术在各种金属加工设备、冶
金机械、工程机械以及航空航天驱动装置中都有着
日 益 广 泛 的 应 用
， 且随着现代工业的发展， 对同步
精度的要求也越来越高。
常用的传统控制方式多为“主从方式”
， 即指多
个 需 同 步 控 制 的 执 行 机 构 以 其 中 一 个 执 行 机 构 的
输出为理想输出
， 其余执行机构来跟踪这一选定的
理想输出而达到同步驱动
［１］
。但是多执行机构驱动
不 均 衡 负 载
， 在跟踪调整的过程中， 各执行机构的
输 出 不 同 步
， 势必存在着相互作用， 这种相互作用
会 使 得 整 个 系 统 的 动 态 性 能 恶 化
， 出 现 超 调 量 过
大 、同 步 调 整 时 间 过 长 等 现 象
， 严重时可以使系统
失稳
， 在液压缸负载差别较大时甚至会造成活塞和
活塞杆的卡死
［２］
。
对 应 于 传 统 的 “主 从 方 式 ”
， 一种基 于 “同 等 方
式”概念的同步控制近年来逐渐受到重视
［３］［４］［５］
， 这种
方 式 是 指 多 个 需 同 步 的 执 行 机 构 同 时 跟 踪 设 定 的
理想输出
， 分别受到控制而达到同步驱动的目的。
这 种 控 制 方 式 能 把 液 压 缸 之 间 的 相 互 作 用 减 到 最
小
， 而且由于是对同一信号的跟踪， 这种方法的跟
踪 误 差 小
， 因此调整时间短， 系统的动态性能更稳
定
， 便于获得较高的同步精度。但这种控制方式需
要 同 时 对 多 个 执 行 机 构 的 液 压 回 路 进 行 流 量 的 调
节
， 各个回路之间的压力和流量必定会相互影响而
使得无法实现稳定的控制。由此可见实现这种控制
方式的最大难点在于寻找合适的控制算法
， 使其满
足多个执行回路能够同时进行在线快速自调整
， 以
解 除 多 回 路 之 间 的 相 互 影 响
， 实现快 速 同 步 的 目
标。
单神经元
ＰＩＤ
控制结构简单
， 能够在线进行控
制参数的快速调整
， 并且已经成功地应用于其它工
业场合解决了相似的控制难题
［６］
。本文改进了其算
法
， 并应用于同等方式的同步控制过 程 中 ， 利 用
ＡＭＥｓｉｍ
和
ｓｉｍｕｌｉｎｋ
的联合仿真对双缸同步液压系
统进行验证
， 收到了良好的效果。
１．１
单神经元的数学模型
单 神 经 元 是 一 个 具 有 自 学 习 和 自 适 应 能 力 的
多输入单输出的非线性处理单元
， 其基本结构如图
１
所示
：
Ｘ
１
，Ｘ
２
……
Ｘ
Ｎ
是神经元接收的信息
，
Ｗ
１
，Ｗ
２
……
Ｗ
Ｎ
为连接权值。利用简单的线性加权求和运算把输入
信号的作用结合起来构成净输入
，
其中
θ
是神经元的阀值
，
ｋ
为神经元的比例系数。神
经元的输出
ｙ
是当前状态的函数
， 即
ｙ＝ｆ（ｉｎｐｕｔ）
，
ｆ（ｘ）
为
Ｓｉｇｍｏｉｄ
函数
， 它使得神经元的输出是限制在两
个有限值之间的连续非减函数。
双缸同步液压系统单神经元
ＰＩＤ 控制仿真研究
祁
帅
郭晓松
于传强
冯永保
（ 第二炮兵工程学院
２０２
教研室
陕西西安
７１００２５
）
摘要
： 通过采用新的性能指标和
ＰＳＤ
算法动态调整增益改进了单神经元
ＰＩＤ
控制算法
， 针对传统采用“主从方式”控
制的多缸同步液压系统存在的调整时间长、动态性能差等缺点
， 利用改进后的神经元
ＰＩＤ
控制算法实现了 一 种 基 于
“同等方式”控制概念的同步控制
， 用
ＡＭＥｓｉｍ
和
Ｓｉｍｕｌｉｎｋ
软件对双缸同步液 压 系 统 进 行 了 联 合 仿 真
， 仿真结果表明
这种控制方式的同步性能好
， 控制精度高， 并且同步调整所需的时间比传统控制方法短， 较好地克服了传统控制方式
的不足
， 满足了现代工业的使用需要。
关键词
： 液压系统； 同步控制； 单神经元
ＰＩＤ
； 联合仿真
引
言
１
单神经元
ＰＩＤ
控制器及改进算法
图
１
单神经元的数学模型