阀控非对称缸电液位置伺服系统控制的研究

发布时间：2020-05-09 11:44

【摘要】： 电液位置伺服系统具有响应速度快,精度高等优点,被广泛应用于国防工业及国民经济各个领域。本文以北京市科学技术委员会的电液伺服疲劳试验机为工程背景,以非对称液压缸为控制对象,提出基于卡尔曼滤波器的PID控制算法,使用仿真理论研究与实验验证相结合的方法,旨在研究出响应速度快,位置精度高的电液位置伺服系统。在广泛阅读相关文献的基础上,建立了阀控非对称缸位置控制系统的数学模型,提出了系统的状态空间方程,设计了基于卡尔曼滤波技术的PID控制器,在WINCE平台下编制了控制软件,并进行了实验研究。首先,本文在系统辨识的基础上,建立了阀控非对称缸位置控制系统的数学模型,针对数学模型中一些参数不可测量,使用最小二乘法进行了参数辨识。同时对辨识模型进行了校正,通过实验验证了辨识模型的准确性。其次,研究了基于卡尔曼滤波器的PID控制算法,在对卡尔曼滤波器进行了仿真研究的基础上设计了针对控制对象的卡尔曼滤波器,并以卡尔曼滤波的最佳估计值作为PID的反馈,设计了控制器。仿真表明,该算法与普通PID相比,响应速度快,位置精度高,为算法的实现提供了理论指导。最后,本文利用Matlab中的实时控制工具箱RTW编制了控制软件,利用已设计的卡尔曼滤波器编写了控制算法。实验研究表明本文所提出的基于卡尔曼滤波器的PID控制算法能有效提高电液位置伺服系统的位置精度和响应性,达到了很好的控制要求。证明本文所提出控制算法和控制器正确有效。
【图文】：

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研究阀控非对称液压缸的系统数学模型，首先要得到动力机构的基本方程。 2.1.1动力机构基本方程阀控非对称液压缸的结构如图2一2所示。其中A，、乃与Q，分别为无杆腔面积(m2)、无杆腔压力(Pa)与无杆腔流量(ms/s)，儿、乃与必分别为有杆腔面积(m2)、有杆腔压力(Pa)与有杆腔流量(ms/s)，y为液压缸活塞位移(m)。它具有质量、阻尼

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实验室的电液伺服控制试验平台由阀控内置位移传感器的非对称缸系统组成，实物图见2一1。图2一1位置控制试验平台Fig.2一 1Sehematiediagramofpositioneontroltestrig阀控液压缸的特性决定于阀和液压缸，也与负载有关。从液压控制系统角度研究阀控非对称液压缸的系统数学模型，首先要得到动力机构的基本方程。 2.1.1动力机构基本方程阀控非对称液压缸的结构如图2一2所示。其中A，、乃与Q，，分别为无杆腔面积(m2)、无杆腔压力(Pa)与无杆腔流量(ms/s)，儿、乃与必分别为有杆腔面积(m2)、有杆腔压力(Pa)与有杆腔流量(ms/s)，y为液压缸活塞位移(m)。它具有质量、阻尼
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TH137.51

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