液压刚度等参数对电液位置伺服系统特性影响分析

发布时间：2017-06-12 16:11

  本文关键词：液压刚度等参数对电液位置伺服系统特性影响分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着现代工业的发展，对电液伺服系统要求越来越高，往往需要系统在全工作范围内均能稳定、快速、准确的工作，然而，电液伺服系统却是一个参数时变、存在外干扰的非线性不确定系统，因此精确预知阀口系数、执行件位移、液压刚度和外负载刚度等参数变化下系统的性能十分重要。本文针对电液伺服系统运行过程中执行件位移、液压刚度和外负载刚度等参数变化的特点，运用理论分析和仿真研究相结合的方法，着重分析了执行件位移、液压刚度和外负载刚度变化过程中引起伺服阀阀口系数的变化，以及这些参数的变化对系统性能影响，在此基础上设计合适的控制器，使得系统在工作范围内能获得一致性较好的动静态特性。具体工作归纳如下： 1)根据电液伺服系统控制理论，以某阀控缸电液位置伺服系统为研究对象，，建立此电液位置伺服系统数学模型。 2)分析电液伺服阀性能参数的影响因素，对伺服阀流量方程线性化后，结合液压缸和负载力平衡方程得到伺服阀阀口流量-压力系数和流量增益与阀口开度、外负载刚度及液压缸结构参数间的关系式；通过数值分析，给出了伺服阀阀口流量增益和流量-压力系数的变化规律。 3)根据所建立的系统数学模型和伺服阀阀口系数数值计算结果，借助MATLAB软件，建立了Simulink仿真模型。分别取不同的阀系数、液压刚度和负载刚度对系统仿真模型进行数值模拟。通过数值计算结果的对比，分析了阀口系数、液压刚度和负载刚度变化对系统的稳定性、快速性和准确性的影响，结果表明：液压刚度和阀系数变化范围内，随着液压缸活塞位移增加，系统响应变慢，并且稳态精度降低，幅值裕度为14.5dB-30.1dB，上升时间为0.356s-0.59s，稳态精度为99.1%-95.6%。 4)针对系统参数时变的问题，将模糊控制和PID控制相结合，设计了模糊PID控制器用于补偿系统参数的变化，使电液位置伺服系统的稳定性、快速性和准确性满足要求，稳态精度保持在99.3%以上。
【关键词】：电液伺服控制 液压刚度 阀系数 变参数 模糊PID
【学位授予单位】：武汉科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH137;TP273.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 目录7-9
• 第一章 绪论9-14
• 1.1 电液伺服系统简介9
• 1.2 电液伺服系统特性研究现状9-13
• 1.2.1 电液伺服阀特性研究现状9-11
• 1.2.2 电液伺服系统的控制策略应用现状11-13
• 1.3 本课题的研究意义13
• 1.4 论文主要研究内容13-14
• 第二章 电液位置伺服系统工作原理及数学模型14-20
• 2.1 电液位置伺服系统的工作原理14
• 2.2 电液位置伺服系统数学模型14-18
• 2.2.1 液压油和液压缸14-15
• 2.2.2 电液伺服阀15-17
• 2.2.3 电液位置伺服系统运动方程17-18
• 2.3 阀控缸传递函数18
• 2.4 其他环节数学模型18-19
• 本章小结19-20
• 第三章 电液伺服阀阀口系数分析20-30
• 3.1 阀口系数与系统性能参数关系分析20
• 3.2 阀口系数的表达式20-21
• 3.3 阀口系数分析21-29
• 3.3.1 流量-压力系数 Kc变化规律分析21-26
• 3.3.2 流量增益 Kq变化规律分析26-29
• 本章小结29-30
• 第四章 变参数下电液伺服系统特性分析30-39
• 4.1 电液位置伺服系统仿真模型建立30-31
• 4.1.1 Matlab 简介30
• 4.1.2 电液位置伺服系统 Simulink 模型建立30-31
• 4.2 系统仿真分析31-38
• 4.2.1 不同液压刚度下系统性能分析31-36
• 4.2.2 不同负载刚度下系统特性分析36-38
• 本章小结38-39
• 第五章 控制器设计39-48
• 5.1 普通 PID 控制器39-41
• 5.1.1 PID 控制器基本原理39-40
• 5.1.2 PID 控制器参数整定40-41
• 5.2 模糊 PID 控制器41-44
• 5.2.1 模糊控制器基本原理41-42
• 5.2.2 模糊 PID 控制器设计42-44
• 5.3 系统响应特性对比分析44-47
• 本章总结47-48
• 第六章 总结与展望48-49
• 致谢49-50
• 参考文献50-54
• 附录 1 攻读硕士学位期间发表的学术论文54-55
• 附录 2 攻读硕士学位期间参加的科研项目55

【参考文献】

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1 于少娟;电液伺服力控系统的鲁棒迭代学习控制方法研究[D];太原理工大学;2012年

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本文编号：444441