数字阀控缸位置伺服系统控制特性研究

发布时间：2017-09-20 15:06

  本文关键词：数字阀控缸位置伺服系统控制特性研究

  更多相关文章： 数字液压 数字阀控缸伺服系统 位置控制 智能控制算法

【摘要】：近几年,随着科技的进步,数字液压概念被提出。此后数字液压以其鲁棒性强、结构简单、可靠性高等优点受到了学术界的广泛关注,数字泵、数字阀、数字马达等如雨后春笋般映入人们眼帘。数字液压技术可分为高速开关和并行连接两类,并行连接技术存在成本和体积大等缺点,高速开关技术存在只能单边控制且控制精度差的缺点。本文对高速开关式数字阀静动态特性进行仿真和测试研究,并用该阀组成数字阀控缸位置伺服系统,对其控制特性进行研究,针对数字阀控缸位置伺服系统控制精度差的问题,采用神经网络和PID组成前馈和反馈复合控制,对系统控制特性进行改善。为此,本文主要开展了以下几方面的研究:(1)数字阀建模及特性分析。采用数学建模的方法,得到包含电场力、磁场力、液动力并对阻碍力进行修正了的数字阀数学模型,运用MATLAB/Simulink搭建仿真模型,搭建数字阀性能测试实验台,对其动静态特性进行仿真和测试研究。仿真和测试结果表明:数字阀得电响应时间随供油压力的减小而减小,失电响应时间随供油压力的减小而增大;数字阀流量特性的线性度较好,死区随供油压力的减小而减小,饱和区随供油压力的减小而增大;通过仿真和实验对比,验证数字阀数学模型是正确的,为进一步研究提供基础。(2)数字阀控缸位置伺服系统建模及分析。将单个数字阀和换向阀配合使用,组成数字阀控缸位置伺服系统,建立其数学模型,并在MATLAB/Simulink中搭建仿真模型,并进行相关实验研究,仿真和实验结果表明:数字阀控缸位置伺服系统控制精度与数字阀工作频率有关,随着工作频率的提高,其位置控制精度和瞬态响应特性均提高。(3)数字阀控缸位置伺服系统高精度控制方法研究。将CMAC控制算法和PID结合,CMAC实现前馈控制,PID实现反馈控制,组成CMAC-PID复合控制,并将其运用到数字阀控缸位置伺服系统中。仿真和实验结果表明:系统的瞬态响应特性得到了显著提高,系统的稳态精度亦得到了显著提高,稳态误差控制在±0.1mm以内;工作频率对系统稳态精度的影响很小。
【关键词】：数字液压 数字阀控缸伺服系统 位置控制 智能控制算法
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH137;TP273
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-22
• 1.1 数字液压发展现状10-12
• 1.2 数字阀研究现状12-16
• 1.2.1 国内研究现状13-14
• 1.2.2 国外研究现状14-16
• 1.3 数字阀控液压缸系统研究现状16-20
• 1.4 课题研究意义和来源20
• 1.5 课题主要研究内容20-22
• 第2章 高速开关数字阀研究22-44
• 2.1 引言22
• 2.2 高速开关式数字阀工作原理22-23
• 2.3 PWM信号原理23-24
• 2.4 高速开关式数字阀数学模型24-28
• 2.5 高速开关式数字阀特性仿真28-33
• 2.5.1 静态特性30-31
• 2.5.2 动态特性31-33
• 2.6 高速开关式数字阀测试33-43
• 2.6.1 高速开关式数字阀测试原理34-35
• 2.6.2 动态特性测试35-39
• 2.6.2.1 数字阀得电响应时间35-37
• 2.6.2.2 数字阀失电电响应时间37-39
• 2.6.3 静态特性39-43
• 2.7 本章小结43-44
• 第3章 数字阀控缸伺服系统建模及仿真研究44-58
• 3.1 引言44
• 3.2 数字阀控缸伺服系统原理44-45
• 3.3 数字阀控缸伺服系统建模45-49
• 3.4 自适应控制器设计49-54
• 3.4.1 CMAC概述49
• 3.4.2 CMAC控制器的结构49-53
• 3.4.3 CMAC—PID复合控制53
• 3.4.4 CMAC—PID复合控制的实现53-54
• 3.5 数字阀控缸伺服系统仿真研究54-55
• 3.6 不同载波频率下控制特性研究55-57
• 3.7 本章小结57-58
• 第4章 数字阀控缸伺服系统实验研究58-70
• 4.1 引言58
• 4.2 数字阀控缸伺服系统实验台简介58-62
• 4.2.1 总体方案58-59
• 4.2.2 液压原理59-60
• 4.2.3 控制和采集设备60-62
• 4.3 PID控制研究62-66
• 4.4 CMAC-PID复合控制研究66-69
• 4.5 本章小结69-70
• 结论70-71
• 参考文献71-75
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果75-76
• 致谢76

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 郭刚;阀控缸负载阻力的模糊识别方法[J];液压与气动;2002年07期

2 王虎,余祖耀,朱会学,李宝仁;阀控缸一体化元件的响应时间分析[J];流体传动与控制;2005年02期

3 刘春荣;;阀控缸系统固有频率和阻尼比的正确求法[J];煤矿机电;2007年03期

4 袁朝辉;董骥;刘存颖;石长海;;阀控缸的非线性建模和分析[J];机床与液压;2008年09期

5 陈彬;刘阁;张贤明;;基于动边界的阀控缸系统水击振动传输特性分析[J];机械科学与技术;2010年01期

6 肖体兵;李卫华;吴百海;凌玲;;非匹配阀控缸工作压力变化的研究[J];液压与气动;2010年09期

7 刘春荣;求阀控缸的负载流量时一个易犯的错误[J];机床与液压;2001年04期

8 江桂云;王勇勤;严兴春;;液压伺服阀控缸动态特性数学建模及仿真分析[J];四川大学学报(工程科学版);2008年05期

9 魏海波;陈博;;阀控缸液压振动系统动态性能分析[J];上海工程技术大学学报;2010年01期

10 孔祥臻;刘延俊;王勇;;气动比例阀控缸系统摩擦力补偿研究[J];润滑与密封;2007年01期

中国重要会议论文全文数据库 前4条

1 肖体兵;吴百海;凌玲;;非匹配阀控缸工作压力变化的研究[A];中国机械工程学会流体传动与控制分会第六届全国流体传动与控制学术会议论文集[C];2010年

2 郭刚;;阀控缸负载阻力的模糊识别方法[A];第二届全国流体传动及控制工程学术会议论文集（第二卷）[C];2002年

3 张彪;吴盛林;;基于Adams的阀控非对称缸仿真研究[A];中国力学学会学术大会'2005论文摘要集（上）[C];2005年

4 张玮;冀宏;于振燕;王峥嵘;;管道配置对阀控缸液压系统动态特性的影响[A];第五届全国流体传动与控制学术会议暨2008年中国航空学会液压与气动学术会议论文集[C];2008年

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 雷军波;高温燃油阀的驱动方式及其特性研究[D];浙江大学;2012年

2 刘延俊;气动比例位置系统的控制方法及动态特性研究[D];山东大学;2008年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 王迪;基于负载口独立控制的电液伺服阀控缸系统研究[D];北京理工大学;2016年

2 刘胜凯;数字阀控缸位置伺服系统控制特性研究[D];燕山大学;2016年

3 鲜麟波;阀控缸电液位置伺服系统研究[D];华中科技大学;2007年

4 王虎;高压气动阀控缸一体化元件的动静态特性分析及实验研究[D];华中科技大学;2005年

5 吴亚军;数字阀控缸运动平台设计及特性研究[D];内蒙古工业大学;2010年

6 赵亮;具有不确定性参数的电液伺服阀控缸同步控制研究[D];北京理工大学;2015年

7 袁明论;负载口独立控制的双伺服阀控缸系统研究[D];北京理工大学;2015年

8 巴凯先;高集成阀控缸位置控制系统参数灵敏度分析方法研究[D];燕山大学;2014年

9 马泳涛;阀控缸式气动振动系统的理论分析与实验研究[D];郑州大学;2003年

10 吕文平;深海伺服阀控缸系统研究[D];东北大学;2011年

，

本文编号：888752