基于定量反馈理论（QFT）的电液伺服三轴仪系统设计

发布时间：2017-05-11 11:00

  本文关键词：基于定量反馈理论（QFT）的电液伺服三轴仪系统设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：目前，电液伺服技术被广泛应用于诸如航空航天、石油化工、工程机械和实验仪器等领域。电液伺服技术在实验设备的应用，主要是利用电液伺服技术的响应速度快、控制精度高、功率输出大等优点。目前我国试验机还处于发展阶段，虽取得了一些成就，但由于设计研发相对滞后、缺乏核心技术、无法从根本上解决产品的稳定性和可靠性问题，导致该行业与国外试验机仍有巨大的差距。特别是在高端仪器上，进口产品基本处于垄断地位。本论文设计的伺服三轴仪采用电液伺服加载，以定量反馈(QFT)为依据为每个系统设计了一个QFT控制器并详细分析了QFT控制器的性能。 第一章：阐述了三轴仪的基本概念，讨论了土工三轴仪的类型以及在土木建筑领域中的应用、国内外研究现状、本论文的课题背景与意义及研究内容。 第二章：对系统机械结构部分进行了设计包括压力室、加载支架及压力转换装置；对液压伺服系统部分进行了详细匹配计算及对液压元件进行了选型；对电控部分进行了设计规划，并按照实际试验加载的需求编写系统了控制程序。 第三章：对电液伺服三轴仪的轴向控制系统与径向控制系统建立了动力学数学模型；详细分析了三轴仪两个系统的稳态性能，并利用Matlab/Simulink软件结合Bode稳定判据对系统进行了校正。 第四章：对三轴仪各伺服系统进行了QFT控制器设计。介绍了QFT的基本概念，并结合系统所选的各元件的实际参数，，设计了各系统的QFT控制器，并详细讨论了QFT控制器的设计性能。 第五章：利用AMESim多体动力学软件建立液压伺服系统的动态模型代替前面的传递函数模型，并利用Simulink与AMESim软件的各自优势进行了系统联合仿真。更接近实际情况地分析了QFT控制器对系统压力波动和摩擦力等非线性因素具有抑制的作用。 本文为电液伺服三轴仪的应用研究打下了良好的基础。
【关键词】：定量反馈理论（QFT） AMESim Matlab/Simulink 电液伺服系统
【学位授予单位】：杭州电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH137.5
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-8
• 目录8-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 电液伺服三轴仪的工作原理10
• 1.2 电液伺服三轴仪加载系统的发展优势与不足10-11
• 1.2.1 电液伺服系统的优点10-11
• 1.2.2 电液伺服缺点11
• 1.2.3 电液伺服三轴试验的优点11
• 1.2.4 三轴试验的不足之处11
• 1.3 电液伺服三轴仪国内外研究与应用现状11-13
• 1.4 本文主要研究内容13-14
• 1.5 课题研究内容及论文主要工作14-16
• 第二章 电液伺服三轴仪伺服系统总体设计16-34
• 2.1 系统工作原理和性能指标16-17
• 2.2 系统机械部分设计与分析17-21
• 2.2.1 三轴仪压力室工作原理与结构设计17-18
• 2.2.2 压力装换装置的设计18-19
• 2.2.3 支架结构设计与结构分析19-21
• 2.3 系统液压各模块设计计算21-26
• 2.3.1 液压缸参数的确定与计算21-23
• 2.3.2 伺服阀的选择及其参数23
• 2.3.3 系统液压阀的分析与选型23-24
• 2.3.4 系统液压油源的设计24-25
• 2.3.5 油箱的结构设计与计算25-26
• 2.4 电控系统各部分设计26-33
• 2.4.1 传感器的选型及数据采集的设计27-28
• 2.4.2 PLC 模块选型与系统控制设计28-32
• 2.4.3 状态监测32-33
• 2.5 本章小结33-34
• 第三章 电液伺服三轴仪系统动力学建模34-47
• 3.1 伺服三轴仪轴向位置、力控制系统的数学建模34-40
• 3.1.1 系统的基本组成34
• 3.1.2 伺服三轴仪轴向位置控制系统的各环节数学模型34-38
• 3.1.3 轴向控制系统的传递函数38-39
• 3.1.4 系统模型参数的确定39-40
• 3.2 伺服三轴仪径向控制系统的数学建模40-42
• 3.2.1 系统的基本组成40-41
• 3.2.2 伺服三轴仪径向控制系统的数学模型41-42
• 3.2.3 系统模型参数的确定42
• 3.3 伺服三轴仪加载系统的静、动态分析42-46
• 3.3.1 系统主要性能参数分析42-43
• 3.3.2 系统的稳定性分析与校正43-46
• 3.4 本章小结46-47
• 第四章 电液伺服三轴仪 QFT 鲁棒控制器设计47-59
• 4.1 定量反馈控制理论47-50
• 4.1.1 线性系统二自由度 QFT 控制系统的结构47-48
• 4.1.2 QFT 控制器设计采用的性能指标48-49
• 4.1.3 二自由度 QFT 控制器设计步骤49-50
• 4.2 三轴仪控制系统的性能指标50-51
• 4.3 三轴仪控制系统 QFT 鲁棒控制器的设计51-58
• 4.3.1 被控对象参数变化及设计频率51-52
• 4.3.2 QFT 鲁棒控制器设计52-55
• 4.3.3 QFT 鲁棒控制器分析与验证55-58
• 4.4 本章小结58-59
• 第五章 电液伺服三轴仪控制系统的联合仿真研究59-65
• 5.1 联合仿真的必要性59
• 5.2 AMESim 软件简介59-60
• 5.3 伺服三轴仪控制系统联合仿真模型的建立60-62
• 5.4 伺服三轴仪各系统模型参数设置62-63
• 5.5 系统联合仿真分析63-64
• 5.6 本章小结64-65
• 第六章 结论与展望65-67
• 6.1 回顾与总结65
• 6.2 展望65-67
• 致谢67-68
• 参考文献68-71
• 附录71

【参考文献】

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本文编号：357078