自抗扰控制的气缸伺服系统定位研究

发布时间：2021-05-08 12:35

　　随着机械化和自动化的高速发展,气动系统已经得到了越来越多地关注及研究。因为具有成本低,清洁安全,结构简单,维修方便等优点,气动系统在医疗,机器人,食品包装,机械操作和汽车制造等领域得到了广泛的应用。然而,由于气动系统存在伺服阀非线性、各种摩擦力以及空气压缩性等不利因素,使其很难获得满意的定位精度。因此,如何提高气动系统的定位精度是当前气动技术的重要研究方向之一。本文将以有杆气缸伺服系统作为研究对象,并采用自抗扰控制技术对其进行定位精度以及响应速度的研究。首先,通过研究分析有杆气缸伺服系统的结构以及工作原理,建立相应的实验平台。根据牛顿第二定律等相关理论,并在推导过程中采用合理地假设和简化,获得有杆气缸伺服系统的数学模型。但由于该系统中存在着复杂非线性,未建模动态以及外部环境干扰等不确定性问题,导致很难建立完整的数学模型。其次,为了解决有杆气缸伺服系统中存在的各种不确定性问题,提出将最小二乘支持向量机优化的线性自抗扰控制方法运用到该系统的定位研究中。线性扩张状态观测器和最小支持向量机的两者结合,能够实时地估计系统中的各种不确定性。线性状态误差反馈控制器通过估计值的补偿可以确保闭环系统的良... 

【文章来源】：燕山大学河北省

【文章页数】：90 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
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第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究意义
    1.2 课题研究现状
        1.2.1 气缸伺服系统定位研究现状
        1.2.2 自抗扰控制理论概述
    1.3 本文的主要研究内容
第2章 气缸伺服系统平台简介
    2.1 气缸伺服系统平台
    2.2 实验平台元件简介
        2.2.1 有杆气缸
        2.2.2 三位五通比例方向阀
        2.2.3 位移传感器
        2.2.4 板卡
        2.2.5 气动三联件和带锁孔残压释放3通阀
    2.3 应用软件介绍
        2.3.1 仿真软件
        2.3.2 实验软件
    2.4 本章小结
第3章 气缸伺服系统模型推导
    3.1 引言
    3.2 气缸伺服系统建模
        3.2.1 有杆气缸力平衡方程的数学模型
        3.2.2 有杆气缸摩擦力的数学模型
        3.2.3 有杆气缸的两腔流量方程
        3.2.4 比例阀的阀口流量方程
        3.2.5 系统总数学模型
    3.3 本章小结
第4章 气缸伺服系统优化线性自抗扰定位控制研究
    4.1 引言
    4.2 气缸伺服系统模型
    4.3 优化线性自抗扰控制算法
        4.3.1 线性自抗扰控制的设计
        4.3.2 最小二乘支持向量机
        4.3.3 优化线性自抗扰控制的结构
        4.3.4 优化线性扩张状态观测器的设计
        4.3.5 优化线性状态误差反馈控制器的设计
    4.4 仿真验证
    4.5 本章小结
第5章 基于扩张状态观测器的气缸伺服系统有限时间定位控制研究
    5.1 引言
    5.2 气缸伺服系统模型
    5.3 基于扩张状态观测器的有限时间定位控制算法
        5.3.1 扩张状态观测器的设计
        5.3.2 非奇异快速终端滑模控制器的设计
    5.4 实验验证
    5.5 本章小结
第6章 基于广义扩张状态观测器的变负载气缸伺服系统定位控制研究
    6.1 引言
    6.2 气缸伺服系统模型
    6.3 基于广义扩张状态观测器的积分滑模控制算法
        6.3.1 广义扩张状态观测器的设计
        6.3.2 积分滑模控制器的设计
    6.4 实验验证
    6.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]高速开关阀控气动位置伺服系统的自适应鲁棒控制[J]. 孟德远,陶国良,李艾民,李威.  机械工程学报. 2015(10)
[2]我国气动技术的现状及发展趋势[J]. 王磊.  林业机械与木工设备. 2013(05)
[3]对我国气动行业发展的思考[J]. 王雄耀.  流体传动与控制. 2012(04)
[4]气动肌肉与气缸的特性对比研究[J]. 隋立明,张立勋.  液压与气动. 2011(11)
[5]气动技术的发展与创新[J]. 沈婵,路波,惠伟安.  流体传动与控制. 2011(04)
[6]基于FUZZY-PID的气缸位置伺服控制系统[J]. 张艳艳,韩建海,赵书尚,李继磊.  液压气动与密封. 2008(04)
[7]气动技术的应用[J]. 李家书.  液压气动与密封. 2006(04)
[8]跟踪微分器滤波性能研究[J]. 武利强,林浩,韩京清.  系统仿真学报. 2004(04)
[9]气动位置伺服系统的非对称模糊PID控制[J]. 薛阳,彭光正,贺保国,伍清河.  控制理论与应用. 2004(01)
[10]单出杆低摩擦气缸位置伺服控制系统的分析与研究[J]. 范萌,彭光正,薛阳,赵彤.  机床与液压. 2003(02)

博士论文
[1]高精度气动同步系统研究[D]. 孟德远.浙江大学 2013

硕士论文
[1]气缸定位系统的控制策略和应用[D]. 宋小冬.上海交通大学 2007



本文编号：3175345