基于AMESim与Simulink联合仿真的泵控马达调速系统控制研究

发布时间：2017-05-06 21:00

  本文关键词：基于AMESim与Simulink联合仿真的泵控马达调速系统控制研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：提升液压能的利用率是传统液压控制系统的技术难点,目前多采用泵控马达控制系统来解决此问题,该系统能使泵的输出流量与静液系统所需要的流量相匹配,同时能够有效减少溢流与节流损失,从而提升油源利用率及工作效率。但是泵控马达属于典型的时变、非线性高阶系统,其动态性能受负载和自身模型变化的影响极大,这对泵控马达的控制技术提出了很高的要求,因此,采用合适的控制系统提高泵控马达调速系统的性能是本文的关键。通过分析泵控马达系统三种调速方式及各自的特点,从提高系统控制精度,增大系统响应速度出发,本文将变量泵—定量马达系统作为主要研究对象。在分析泵控马达调速系统的控制原理、发动机—变量泵的功率匹配以及系统工作压力匹配的基础上,对关键元器件进行选型,组成一套合理的泵控马达调速系统装置。本论文通过力平衡方程和流量连续性方程建立泵控马达调速系统的数学模型,以此为基础通过AMESim与MATLAB/Simulink平台分别搭建了泵控马达调速系统的物理模型与PID、模糊自适应PID两种控制系统的仿真模型。继而进行联合仿真,即利用AMESim软件interface接口将静液传动系统以非线性被控对象的方式输入到Simulink中,在Simulink中以s函数的方式存在,经Simulink控制策略处理之后,再输出信息到interface接口来控制相应的AMESim物理模型。最后,利用搭建的联合仿真平台对泵控马达调速系统进行仿真,得出了当马达的目标转速或者系统所受负载发生变化时的马达转速、压力及变量泵排量的对比响应曲线,分析可知模糊自适应PID控制下的响应曲线比PID控制下的响应曲线有着更好的动态特性、较快的响应速度以及很小的稳态误差。因此,证明了前者比后者的控制效果更好。
【关键词】：泵控马达 AMESim PID控制 模糊自适应PID控制 联合仿真
【学位授予单位】：西华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH137
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-18
• 1.1 课题的背景及意义8
• 1.2 泵控马达调速系统国内外研究现状8-11
• 1.2.1 国外研究现状8-10
• 1.2.2 国内研究现状10-11
• 1.3 泵控马达调速方式的介绍及比较11-17
• 1.3.1 变量泵—定量马达系统11-13
• 1.3.2 定量泵—变量马达系统13-15
• 1.3.3 变量泵—变量马达系统15-17
• 1.4 论文主要研究内容17-18
• 2 泵控马达系统参数匹配及关键元件选型18-31
• 2.1 静液传动形式及变量泵的控制原理18-20
• 2.2 发动机与泵控马达系统的匹配20-25
• 2.2.1 液压驱动系统的特性20
• 2.2.2 发动机与变量泵的功率匹配20-22
• 2.2.3 发动机与变量泵的控制目标22-24
• 2.2.4 发动机对变负荷工况适应性能指标24-25
• 2.3 静液传动系统工作压力参数匹配25-26
• 2.4 关键元件的选型26-30
• 2.4.1 动力学及运动学分析26
• 2.4.2 液压马达选型26-28
• 2.4.3 变量泵选型28
• 2.4.4 补油泵选型28-29
• 2.4.5 溢流阀、冲洗阀选型29-30
• 2.5 本章小结30-31
• 3 泵控马达调速系统数学模型的建立31-45
• 3.1 时域数学模型32-38
• 3.1.1 电—机械转换元件32-34
• 3.1.2 阀控液压缸34-36
• 3.1.3 变量泵活塞—斜盘倾角36
• 3.1.4 泵控马达回路36-37
• 3.1.5 速度传感器建模37-38
• 3.1.6 比例放大器建模38
• 3.2 开环传递函数38-42
• 3.3 数学模型中各参数的确定42-44
• 3.4 本章小结44-45
• 4 基于AMESim的泵控马达调速系统建模45-53
• 4.1 AMESim软件简介45
• 4.2 泵控马达系统物理模型的建立及参数设置45-52
• 4.2.1 泵控马达系统物理模型的建立45-46
• 4.2.2 各元件参数设置46-52
• 4.3 本章小结52-53
• 5 泵控马达调速系统的PID控制及模糊自适应PID控制策略研究53-78
• 5.1 PID控制的基本原理和特点53-59
• 5.1.1 PID控制的基本原理53-55
• 5.1.2 PID参数的整定55-56
• 5.1.3 联合仿真的原理和设置56-59
• 5.2 模糊自适应PID控制59-67
• 5.2.1 模糊控制理论59-62
• 5.2.2 模糊自适应PID控制原理62-63
• 5.2.3 模糊自适应PID控制器设计63-65
• 5.2.4 模糊推理系统设计65-66
• 5.2.5 模糊自适应PID控制仿真模型建立66-67
• 5.3 仿真及结果分析67-76
• 5.4 本章小结76-78
• 结论78-80
• 参考文献80-82
• 攻读硕士学位期间发表论文及科研成果82-83
• 致谢83-84

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本文编号：349097