飞机舵机电液伺服系统智能控制方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109696836A(43)申请公布日2019.04.30(21)申请号201910110146.4(22)申请日2019.02.11(71)申请人中国民航大学地址300300天津市东丽区津北公路2898号(72)发明人刘晓琳苏杨(74)专利代理机构天津才智专利商标代理有限公司12108代理人庞学欣(51)Int.Cl.G05B17/02(2006.01)G05B11/42(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图6页(54)发明名称飞机舵机电液伺服系统智能控制方法(57)摘要一种飞机舵机电液伺服系统智能控制方法。其包括由改进人工蜂群算法模块和PID控制器模块组成控制器；利用改进人工蜂群算法模块实时获取力传感器和位移传感器输出的系统误差信息，计算适应度，寻找最优食物源作为PID控制器参数输出；PID控制器模块利用力和位移传感器输出的系统误差信息以及改进人工蜂群算法模块输出的PID控制器参数，输出加载力指令信号给电液伺服阀，驱动阀控液压缸运动，产生加载力，经由缓冲弹簧和力传感器加载到飞机舵机上，飞机舵机根据该加载力指令信号进行相应运动等步骤。本发明控制方法有效提高了飞机舵机电液伺服系统的加载精度、响应速度、跟踪效果及稳定性，实现了对系统多余力干扰的有效抑制。CN109696836ACN109696836A权利要求书1/2页1.一种飞机舵机电液伺服系统智能控制方法，所述的飞机舵机电液伺服系统包括控制器(1)、电液伺服阀(2)、阀控液压缸(3)、位移传感器(4)、缓冲弹簧(5)和力传感器(6)；其中：控制器(1)与电液伺服阀(2)、力传感器(6)和位移传感器(4)相连接；电液伺服阀(2)依次通过阀控液压缸(3)和缓冲弹簧(5)与飞机舵机(7)相连接；飞机舵机(7)同时与力传感器(6)、位移传感器(4)相连接；其特征在于：所述的飞机舵机电液伺服系统智能控制方法包括按顺序进行的下列步骤：1)由改进人工蜂群算法模块(1.1)和PID控制器模块(1.2)组成控制器(1)；2)利用改进人工蜂群算法模块(1.1)实时获取力传感器(6)和位移传感器(4)输出的系统误差信息e，并计算出适应度，采用变邻域搜索算法对人工蜂群算法观察蜂阶段搜索方式进行优化，寻找最优食物源作为PID控制器参数输出；3)PID控制器模块(1.2)利用力传感器(6)和位移传感器(4)输出的系统误差信息e以及上述改进人工蜂群算法模块(1.1)输出的PID控制器参数，输出加载力指令信号给电液伺服阀(2)，以驱动阀控液压缸(3)运动，产生加载力，经由缓冲弹簧(5)和力传感器(6)加载到飞机舵机(7)上，最后飞机舵机(7)根据该加载力指令信号进行相应运动。2.根据权利要求1所述的飞机舵机电液伺服系统智能控制方法，其特征在于：在步骤2)中，所述的利用改进人工蜂群算法模块(1.1)实时获取力传感器(6)和位移传感器(4)输出的系统误差信息e，并计算出适应度，采用变邻域搜索算法对人工蜂群算法观察蜂阶段搜索方式进行优化，寻找最优食物源作为PID控制器参数输出的具体工作流程如下：首先，采用的适应度函数为：式中，e(t)＝r(t)-y(t)为实际输出和期望输出之间的误差；ITAE表示时间绝对误差；然后，进入改进人工蜂群算法流程；在该算法中，种群中所有食物源的三维向量代表了PID控制器参数kp、ki、kd；每次迭代中，改进人工蜂群算法根据式(1)得到的适应度对食物源的优劣进行比较，寻找更优食物源优化PID控制器参数，直至达到最大迭代次数为止，此时得到最优的PID控制器参数；改进人工蜂群算法可分为以下四个阶段：①初始化阶段：对最大邻域kmax、最大迭代次数N和种群规模SN进行赋值；根据式(2)随机产生具有SN个解的初始食物源，SN和雇佣蜂的数量相等；每个食物源用Xi＝(xi,1,xi,2,...,xi,D)来表示，其中i∈{1,2,...,SN}，D为待优化问题的维度；xi,j＝xmin,j+rand[0,1](xmax,j-xmin,j)(2)式中，xi,j代表第i个食物源Xi的第j维度值，其中j∈{1,2,...,D}；xmax,j和xmin,j分别为第j维取值的上、下限；rand[0,1]为[0,1]间的随机数；②雇佣蜂阶段：在初始化得到的食物源Xi的基础上，雇佣蜂通过解搜索方程生成新食物源Vi＝(vi,1,vi,2,...,vi,D)，解搜索方程如下：式中，vi,j代表第i个新食物源Vi的第j维度值；为[-1,1]间的随机数；k∈{1,2,...,SN}且k≠i；如果新食物源Vi的适应度高于食物源Xi，则用新食物源Vi替换食物源Xi；2CN109696836A权利要求书2/2页③观察蜂阶段：雇佣蜂将食物源信息反