鲁棒控制液压伺服系统的仿真研究

发布时间：2017-07-31 00:14

  本文关键词：鲁棒控制液压伺服系统的仿真研究

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【摘要】：本课题是以本校镁合金实验室的铸轧机为研究对象,将铸轧机的电液伺服控制与鲁棒控制理论想结合,更好的提高铸轧机的自动控制能力。鉴于液压系统自身固有的特性,比如较大程度的参数时变性、阀的流量特性、负载干扰、以及获得精确地数学模型等非线性问题,导致铸轧机液压系统的线性模型已经不能很好的满足铸轧机轧制要求,因此将此类问题解决好是有效利用液压伺服系统的前提。而鲁棒控制的主要思路就是保证一个控制器的结构和参数均不变,而当系统工作时虽受到摄动和外界的干扰,仍能保证良好的稳定性和快速性。综上所述,如何将鲁棒控制方法运用于铸轧机液压伺服的整体研究,对于实际生产过程,具有很大的现实意义。整篇论文,开始介绍鲁棒控制理论的发展和应用,随后简单介绍其他控制理论在电液伺服系统应用中的优缺点。在对铸轧机各元件充分的理解基础之上,进行数学模型的建立。对于一个控制系统来说首先保证系统的快速性和稳定性,而对于鲁棒控制参数的选择,将利用灵敏度设计的方法,根据实际情况选择合适的性能权函数x H)(,和模型不确定性界函数x W)(。进而利用MATLAB对对控制系统进行时域与频率仿真,然后利用Lab AMESim,对液压伺服系统整体建模,得到位移、压力、速度曲线,对得到反馈的鲁棒控制最优控制器进行仿真,并与之前仿真结果做一个对比,证明其有良好的跟踪行和抑制外界干扰的性能。将此控制器应用于铸轧机的电液伺服控制中,通过控制变量的原则,验证当有参数摄动和外界干扰的情况下,能否保持系统稳定。通过仿真,获得液压缸的位移速度曲线,比较不同参数下的曲线模型,获得最优参数从而有效的减少系统的滞后现象,提高板材的质量。
【关键词】：电液伺服系统 鲁棒控制 LMSimag Lab AMESim
【学位授予单位】：辽宁科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG335.9;TH137
【目录】：

• 中文摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 1. 绪论9-17
• 1.1 研究的背景9-10
• 1.2 铸轧机液压伺服系统10-11
• 1.2.1 液压伺服系统10-11
• 1.2.2 电液伺服系统11
• 1.3 不确定性非线性的研究方法11-13
• 1.4 各领域研究现状13-15
• 1.5 本文工作的简述15
• 1.6 本课题研究的意义15-16
• 1.7 本章小结16-17
• 2. 鲁棒控制理论知识17-25
• 2.1 线性系统的传递基本运算17-18
• 2.1.1 线性时不变系统描述17-18
• 2.1.2 传递函数的运算公式以及性质18
• 2.2 控制系统不确定性的描述18-19
• 2.3 鲁棒性质的应用19-20
• 2.3.1 控制系统的鲁棒性和稳定性19-20
• 2.3.2 控制系统的鲁棒跟踪性20
• 2.4 混合灵敏度作用下H∞控制20-23
• 2.4.1 H∞控制概念20-21
• 2.4.2 混合灵敏度概念21-23
• 2.5 控制出现的问题的转化23-24
• 2.6 本章小结24-25
• 3. 数学模型的建立25-40
• 3.1 系统工作原理25-26
• 3.2 液压伺服阀工作原理26-27
• 3.3 缸的数学模型27-35
• 3.3.1 缸的负载流量方程28
• 3.3.2 负载流量Q28-29
• 3.3.3 滑阀的负载流量方程29-30
• 3.3.4 液压缸流量连续方程30-32
• 3.3.5 负载作用下的动平衡方程32-33
• 3.3.6 传递函数与输出方程33-35
• 3.4 系统参数的确定35-39
• 3.4.1 液压缸基本参数确定35-36
• 3.4.2 活塞杆的计算参数36
• 3.4.3 缸的传递函数36-37
• 3.4.4 伺服阀传递函数的确定37-39
• 3.5 本章小结39-40
• 4. 鲁棒控制的应用40-52
• 4.1 鲁棒控制加权函数选择40-43
• 4.1.1 混合灵敏度的应用40-41
• 4.1.2 性能加权函数的选择41-43
• 4.2 控制器设计43-51
• 4.2.1 不确定性的控制器的设计43-44
• 4.2.2 不确定控制器的性能要求44-49
• 4.2.3 标准数学模型与仿真49-51
• 4.3 本章小结51-52
• 5. AMESim对系统进行仿真52-67
• 5.1 AMESim软件的简介52-54
• 5.1.1 四种工作模式52-53
• 5.1.2 AMESim模型库介绍53-54
• 5.2 液压伺服系统仿真建模54-55
• 5.2.1 液压系统的执行元件建模54-55
• 5.2.2 液压缸的AMESim建模55
• 5.3 用AMESim对系统整体建模55-60
• 5.3.1 液压系统的仿真56-57
• 5.3.2 加载负载的系统仿真57-60
• 5.4 液压伺服系统时域仿真60-64
• 5.5 液压系统频域分析64-66
• 5.6 本章小结66-67
• 6. 结论与展望67-69
• 6.1 结论67
• 6.2 展望67-69
• 参考文献69-72
• 致谢72-73
• 作者简介73-74

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本文编号：596657