基于图论的电液比例同步控制机理及应用研究

发布时间：2017-05-27 11:24

  本文关键词：基于图论的电液比例同步控制机理及应用研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：多执行元件的同步控制问题是液气压传动与控制中的重要技术和难点。同步控制精度的大小从某种程度上决定了采用多执行元件的装置或系统的性能优劣。铜阳极同步举升装置是铜电解精炼阳极制备机组的一个重要组成部分,用于完成多块铜阳极的接收或举升工作,其具有大负载的特点。因此要求较高的同步控制精度,以保证其动作的稳定性和可靠性。由于液压同步控制本身存在着一定的难度,同时该举升装置负载较大,容易产生偏载,难以保证同步控制精度。因此,本论文的研究具有较好的理论和实际工程意义。论文分析了铜阳极同步举升装置的工作原理,根据实际的工艺要求和生产需求,设计了采用液压缸驱动的铜阳极同步举升装置的机械结构。该装置采用两个液压缸辅以四个导向柱的结构,举升最大重量为6500Kg。本文介绍了国内外电液比例控制技术以及液压同步控制技术的发展研究现状。介绍了同步控制精度的概念,从理论上分析了影响同步控制精度的因素；采用电液比例控制设计了同步举升装置的液压控制系统,该系统压力为16Mpa,流量为30L/min,采用了一个电液比例换向阀作为控制元件。论文研究了图论理论,把图论理论应用于液压系统建模当中,建立的模型能够计算出液压系统各节点的流量,将计算模型封装成为一个simulink模块,建立了举升装置的数学模型,并将其应用于阳极板同步举升控制系统当中,为液压系统控制优化提供了一种新的方法。分析了各种控制策略的控制原理、使用方法后,根据铜阳极同步举升装置控制系统具有延迟、数学模型不精确,稳态误差大的特点,将Smith模糊PID控制方式用于该装置的电液比例控制系统。分析了所选控制策略的可行性,建立了仿真控制模型。依据铜阳极同步举升装置现场运行参数,运用Matlab中的simulink仿真软件,对整个的控制系统进行了仿真和研究。通过仿真运算,铜阳极同步举升装置在添加了所选择的控制策略之后,在1.5系统达到稳定状态时,响应速度快,响应时间为1.2s。同步精度达到了预期的目标,可以达到0.01mm,大大提高了同步控制系统的控制品质,满足了铜阳极同步举升控制的实际生产要求。最后,初步设计了电液同步举升平台试验台,为后续研究的实验建立了基础；并在盾构及掘进技术国家重点实验室进行了实验研究,验证了本论文所研究内容的正确性。
【关键词】：电液比例控制 图论 液压缸同步控制 Smith模糊PID 计算机仿真
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O157.5;TH137
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-13
• 第一章 绪论13-33
• 1.1 研究背景及意义13-14
• 1.2 同步精度14-23
• 1.2.1 液压同步控制系统的作用、组成及分类15-18
• 1.2.2 几种典型同步控制形式18-20
• 1.2.3 液压同步控制策略20-21
• 1.2.4 液压同步控制方式21-22
• 1.2.5 液压同步控制的实际应用22-23
• 1.3 电液比例控制技术23-26
• 1.3.1 电液比例控制技术简介23-24
• 1.3.2 电液比例控制系统的组成24-25
• 1.3.3 电液比例控制系统的几种典型控制策略25-26
• 1.3.4 电液比例控制技术在铜阳极同步举升上的研究现状26
• 1.4 拓扑学简介26-29
• 1.5 图论简介29-30
• 1.6 论文的研究内容30-31
• 1.7 本文技术路线31
• 1.8 本章小结31-33
• 第二章 铜阳极举升装置的分析与设计33-41
• 2.1 铜电解生产工艺简介33-35
• 2.1.1 铜阳极整形机组简介33-34
• 2.1.2 铜阳极同步举升装置的工作原理34-35
• 2.2 铜阳极同步举升装置的设计35-38
• 2.2.1 铜阳极同步举升装置的结构设计35-37
• 2.2.2 铜阳极同步举升装置液压回路方案37
• 2.2.3 系统特点37-38
• 2.3 同步举升平台工况特点38
• 2.4 本章小结38-41
• 第三章 电液比例同步位置控制系统的建模41-53
• 3.1 电液比例控制系统的组成41
• 3.2 铜阳极举升装置数学建模41-48
• 3.2.1 电液比例方向阀环节的数学模型41-42
• 3.2.2 阀控非对称液压缸环节的数学模型42-48
• 3.2.3 位移传感器的数学模型48
• 3.3 阀控缸的位置控制系统的数学模型48-49
• 3.4 阀控缸的同步控制系统的数学模型49
• 3.5 实际系统元件的选择49-50
• 3.5.1 油缸的选择49-50
• 3.5.2 换向阀的选择50
• 3.6 仿真参数的选取50-51
• 3.7 稳定性分析51-52
• 3.8 本章小结52-53
• 第四章 基于图论的同步举升液压系统建模53-63
• 4.1 图论的基本概念53-55
• 4.1.1 节点、分枝、图和有向图53-54
• 4.1.2 关联54
• 4.1.3 链与回路54
• 4.1.4 通路和基本通路54
• 4.1.5 有向赋权图54
• 4.1.6 树54-55
• 4.2 液压系统的矩阵表示法55-59
• 4.3 基于图论理论的同步举升装置液压系统建模59-61
• 4.3.1 液压系统的网络模型59-61
• 4.4 图论模型具体使用方法61
• 4.5 本章小结61-63
• 第五章 液压同步举升位置控制系统的控制策略研究63-94
• 5.1 PID控制简介63-65
• 5.2 模糊控制系统65-71
• 5.2.1 模糊控制系统的组成66-67
• 5.2.2 模糊控制系统的基本原理67
• 5.2.3 模糊控制器的设计67-71
• 5.3 Smith预估控制71-73
• 5.3.1 Smith预估控制原理71-73
• 5.4 Smith Fuzzy-PID控制73-74
• 5.4.1 模糊自整定PID控制的基本结构73
• 5.4.2 Smith Fuzzy-PID控制的基本结构73-74
• 5.5 同步控制策略74-76
• 5.5.1 同步控制策略的选择74-75
• 5.5.2 同步控制过程75-76
• 5.6 Smith Fuzzy-PID控制器的设计76-85
• 5.7 MATLAB仿真分析85-92
• 5.7.1 MATLAB仿真简介85-86
• 5.7.2 simulink建模86-87
• 5.7.3 仿真结果87-92
• 5.8 本章小结92-94
• 第六章 电液同步举升平台实验台设计94-106
• 6.1 系统的组成94
• 6.2 举升试验台结构设计94-96
• 6.3 液压部分的设计96-97
• 6.4 电控部分97-99
• 6.5 实验研究99-104
• 6.5.1 试验台介绍100-102
• 6.5.2 实验方案102-103
• 6.5.3 实验结果分析103-104
• 6.6 本章小结104-106
• 第七章 总结与展望106-108
• 7.1 论文总结106
• 7.2 研究展望106-108
• 致谢108-110
• 参考文献110-114
• 附录攻读硕士期间发表的论文与研究成果114

【参考文献】

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本文编号：399821