2009 年 5 月
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谢伟东 等： 基于
AMESim
的道路模拟液压伺服系统的优化设计
是提高系统的上升时间即其快速响应品质会使系统
出现振荡，因此使用遗传算法对控制器的
PID
的参
数进行优化，寻找满足要求的最优解。
参数范围可以通过批处理仿真，得到参数变化
对系统响应的影响。 通过批处理结果分析得到最终
确定参数范围为
k
p
（
0～200
），
k
i
（
0～5
），
k
d
（
0～10
）。
缩短上升时间，也就是提高系统的快速性，可提
高活塞杆位移的初速度来实现。 即加入要求活塞杆
在运行时间
2－20s
内保持
0．04m
位移的约束条件和
活塞速度在
2－20s
内尽快接近
0m ／ s
。
设置
PID
参数
（
k
p
、
k
i
、
k
d
）
为输入参数，活塞杆位移，活塞杆位 移 速
度为输出参数，约束条件为复合输出参数。 约束表
达式为
globMax
（
abs
（
restrict
（
dis
，
1
，
10
）
－0．04
）），
responseTime
（
restrict
（
V
，
2
，
20
）
－0
，
2
）。
运行
AMESim
中的设计开发模块 （
Design Ex-
ploration
），
首先通过实验设计
DOE
进行参量分析，
获得约束与响应之间的关系。 再选择
Optimization
中的遗传算法进行参数优化， 设定遗传算法优化的
参数为种群大小为
30
，
复制概率为
60％
，
变异概率
为
5％
，
经 过
51
代 的 进 化 后 的
PID
参 数 为 ：
k
p
＝
22．524
，
k
i
＝0．037
，
k
d
＝0．060
，
详见图
5
。
系统采用优化结果后的系统阶跃信号相应曲线
和活塞杆速度曲线如图
6
和图
7
所示
4
结束语
通过优化前后的曲线比较， 系统性能明显得到
改 善 。 运 用
AMESim
软 件 中 优 化 设 计 功 能 模 块
（
Design Exploration
）
中 的 遗 传 算 法 优 化 功 能 ，对 电
液道路模拟液压系统的
PID
控制参数进行了优化，
图
2
道路模拟液压伺服系统
AMESim
仿真原理图
图
3
系统阶跃响应曲线
位
移
／m
0．045
0．040
0．035
0．030
0．025
0．020
0．015
0．010
0．005
0．000
－0．005
0
5
10
15
20
时间
／ s
图
4
活塞杆运动速度曲线
速
度
／m
／s
0
5
10
15
20
时间
／ s
2．5
1．5
1．0
0．5
0．0
－0．5
图
5
遗传算法运算结果
图
6
运用优化结果后系统阶跃响应曲线
位
移
／m
0．045
0．040
0．035
0．030
0．025
0．020
0．015
0．010
0．005
0．000
－0．005
0
5
10
15
20
时间
／ s
图
7
运用优化结果后系统阶跃响应活塞杆位移速度曲线
0
5
10
15
20
时间
／ s
2．0
1．5
1．0
0．5
0．0
－0．5
速
度
／m
／s
·
9
·