泵控差动缸控制策略研究

发布时间：2017-03-23 21:18

  本文关键词：泵控差动缸控制策略研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：液压传动技术由于功率密度比大,传动比连续可调等方面的优势,在工程和农业机械上已经得到了广泛的应用。然而,近年来,在经济和环境因素的影响下,液压传动的能源效率成为诸多研究机构探讨的热点,并在许多方面取得了一定的进展。在这些方法中,液压排量控制系统(也称泵控系统,DC)取代传统的阀控液压系统,极大地降低了能源消耗。本文针对此类问题,从控制角度出发,研究泵控差动缸的控制策略。本文主要面向变量泵排量控制和执行器位置控制,研究闭式泵控差动缸系统的控制策略。为了对控制特性进行分析,利用AMESim和Matlab建立了泵控差动缸的液压和控制联合仿真模型。为了设计控制策略,首先推导了变量泵、液控单向阀和液压缸的非线性数学模型。在简化的变量泵模型基础上,根据滑模控制方法(SMC)建立了变量泵斜盘位置控制策略。滑模控制策略具有极强鲁棒性,在供油压力和斜盘惯量变化的情况下,仍能表现良好的控制性能。泵控差动缸回路同时具有供给能量和回收能量的功能,依据外负载和执行器的运行方向,定义了泵控差动缸回路的四相位工作模式。本文首次将自适应鲁棒性控制(ARC)应用于泵控差动缸系统。该ARC方法在系统大范围运动过程中,可以确保系统的稳定性和鲁棒性,同时,通过在线参数自适应对系统的可变特性进行估计。在第五章中,ARC方法与传统的速度前馈控制加比例积分(PI+FF)进行了对比。仿真结果表明,ARC的在线参数自适应极大地增加了执行器的位置精度。本文设计的新型变量泵排量控制策略--SMC,和泵控差动缸位置控制策略--ARC,形式简单、易于实现,有利于泵控差动缸系统的工业实现。
【关键词】：泵控差动缸 滑模控制 自适应鲁棒性控制 前馈控制
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH137.5
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-16
• 1.1 课题研究意义8
• 1.2 泵控差动缸回路8-14
• 1.2.1 国外泵控差动缸研究现状8-12
• 1.2.2 国内泵控差动缸研究现状12-14
• 1.3 液压系统控制14-15
• 1.4 课题研究内容15-16
• 2 泵控差动缸数学模型16-27
• 2.1 泵控差动缸液压回路16
• 2.2 变量泵模型16-21
• 2.2.1 变量泵排量调节系统17-19
• 2.2.2 斜盘控制惯量模型19-21
• 2.3 液控单向阀模型与溢流阀模型21-22
• 2.4 差动缸模型22-23
• 2.5 摩擦力23-25
• 2.6 仿真模型25
• 2.7 本章小结25-27
• 3 变量泵的斜盘倾角控制与四相位分析27-43
• 3.1 变量泵排量控制28-35
• 3.1.1 非线性变量泵模型28-29
• 3.1.2 变量泵模型线性简化29-30
• 3.1.3 变量泵模型非线性简化30-32
• 3.1.4 斜盘位置控制策略32-34
• 3.1.5 简化的斜盘位置控制策略34-35
• 3.1.6 斜盘控制仿真35
• 3.2 变量泵工作模式35-39
• 3.3 执行器速度前馈控制39-42
• 3.3.1 前馈增益39-42
• 3.4 本章小结42-43
• 4 执行器的自适应鲁棒性控制43-55
• 4.1 泵控差动缸状态空间模型43-44
• 4.2 泵控差动缸模型线性化44-45
• 4.2.1 符号以及不连续映射44-45
• 4.3 ARC控制器设计45-54
• 4.3.1 步骤146-47
• 4.3.2 步骤247-50
• 4.3.3 步骤350-54
• 4.4 控制器简化与非确定性量的选择54
• 4.5 本章小结54-55
• 5 模型验证与仿真分析55-68
• 5.1 轨迹信号(位移、速度信号)56-58
• 5.1.1 模拟轨迹信号56-57
• 5.1.2 检测的轨迹信号57-58
• 5.2 控制性能分析58-67
• 5.2.1 检测信号作为测试信号58-63
• 5.2.2 模拟信号作为测试信号63-67
• 5.3 本章小结67-68
• 结论68-70
• 参考文献70-73
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况73-74
• 致谢74-75

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