变转速液压动力源恒流量模糊控制方法研究

发布时间：2017-08-30 13:21

  本文关键词：变转速液压动力源恒流量模糊控制方法研究

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【摘要】：随着电机变频调速技术的发展,变转速泵控液压动力系统逐渐在工业应用中得到广泛应用。变转速泵控液压系统通过电机变频调速改变电机转速,由于电机和液压泵通过联轴器连接,液压泵输入转速跟着变化,齿轮泵的排量一定,泵的输出流量随着转速线性变化,从而实现液压马达转速控制的目的。尽管变转速泵控液压系统具有结构简单、调速范围宽、可靠性能好、节能环保、容易实现闭环精确控制的优势,在大流量、大惯量系统大负载、大功率工况下表现出极大的应用潜力;但在负载快速多变工况时,负载变化时流量和压力的强耦合特性使得流量控制不稳定,系统动静态响应特性和稳态精度都比较低,采用简单PID线性控制器往往不能得到满意的控制效果,因此从控制方法的角度提高系统动静态响应特性具有很高的研究价值。本文针对模糊控制在变转速液压动力系统不同典型工况下流量的精确控制进行研究,研究结果表明:模糊控制也能做到和PID控制一样,实现对变转速液压动力源流量的精确控制,并且具有更好的稳态精度,更加适用于负载工况连续变化的场合。本文主要研究工作如下:(1)针对变转速液压动力系统的特点,在动力源恒流量控制的要求下,利用MATLAB仿真软件分别对系统在不同典型工况下进行PID控制和模糊控制仿真对比研究,得到仿真结果并对两种方法进行全面评价;(2)详细介绍变转速泵控液压动力系统实验台的硬件和软件部分,在基于LabVIEW8.6的平台下完成测控系统控制程序的编写;(3)在基于虚拟仪器测控平台的液压实验台上进行典型工况下永磁电机驱动的液压动力源流量控制实验,对不同控制策略下液压动力系统的动态特性和稳态精度进行了全面评价。(4)直接以液压马达转速作为被控对象,编程实现变转速泵控马达系统的马达转速模糊控制,证明了模糊控制在马达转速精确控制中的可行性。
【关键词】：变转速液压源 流量控制 模糊控制 永磁伺服电机
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH137
【目录】：

• 摘要4-5
• abstract5-9
• 第一章 绪论9-16
• 1.1 课题研究的目的和意义9
• 1.2 电机变频调速技术9-11
• 1.2.1 变频调速技术的发展10
• 1.2.2 变频调速技术的基本原理10-11
• 1.3 变转速液压技术11-13
• 1.3.1 变转速液压技术课题研究背景11-12
• 1.3.2 变转速液压技术研究概况12-13
• 1.4 变转速泵控液压系统控制方法13-15
• 1.4.1 经典PID控制13-14
• 1.4.2 前馈控制14
• 1.4.3 模糊控制14
• 1.4.4 神经网络控制14
• 1.4.5 本文采用的控制方法14-15
• 1.5 论文主要工作及结构安排15-16
• 第二章 变转速泵控液压系统动力源控制数学建模16-24
• 2.1 变转速泵控液压动力系统实验台简介16-18
• 2.2 变转速泵控液压动力系统数学模型18-23
• 2.2.1 永磁同步电机及其伺服控制器数学模型18-20
• 2.2.2 齿轮泵数学模型20-21
• 2.2.3 比例溢流阀数学模型21-23
• 2.3 本章小结23-24
• 第三章 变转速液压动力系统模糊控制仿真研究24-42
• 3.1 PID控制基本原理24-25
• 3.1.1 常规PID控制24-25
• 3.1.2 数字PID控制25
• 3.2 模糊控制25-29
• 3.2.1 模糊控制理论25-26
• 3.2.2 模糊控制系统26-27
• 3.2.3 模糊控制器27-29
• 3.3 变转速液压动力系统模糊控制器的设计29-35
• 3.3.1 模糊控制器结构的确定30
• 3.3.2 输入输出语言变量的选择和隶属度函数的确定30-31
• 3.3.3 精确量的模糊化31-32
• 3.3.4 模糊控制规则的建立32-33
• 3.3.5 模糊推理和去模糊化方法的确定33
• 3.3.6 模糊论域及其基本论域、量化因子、比例因子的选择33-35
• 3.4 变转速液压动力系统典型工况SIMULINK仿真35-41
• 3.5 本章小结41-42
• 第四章 变转速液压实验台软硬件设计42-61
• 4.1 变转速液压动力系统实验台硬件部分42-51
• 4.1.1 动力源控制部分简介43-44
• 4.1.2 电机转速控制工作原理44
• 4.1.3 负载控制部分简介44-46
• 4.1.4 模拟加载控制系统原理46
• 4.1.5 信号采集与处理部分简介46-51
• 4.2 变转速液压动力系统软件概述51-54
• 4.2.1 虚拟仪器技术和LabVIEW简介51
• 4.2.2 LabVIEW环境下模糊控制器的实现51-54
• 4.3 变转速液压动力系统测控程序设计54-59
• 4.3.1 LabVIEW8.6 环境下PID模块设计55-56
• 4.3.2 LabVIEW8.6 环境下模糊控制模块设计56-57
• 4.3.3 变转速液压动力系统控制程序设计57-58
• 4.3.4 变转速液压动力系统测控程序界面设计58-59
• 4.4 本章小结59-61
• 第五章 变转速液压动力系统模糊控制实验研究61-73
• 5.1 变转速液压动力系统典型工况控制实验与分析61-69
• 5.1.1 动力源流量开环控制实验61-62
• 5.1.2 比例溢流阀模拟空载工况实验62-64
• 5.1.3 比例溢流阀模拟阶跃载荷工况实验64-65
• 5.1.4 比例溢流阀模拟斜坡载荷工况实验65-66
• 5.1.5 比例溢流阀模拟正弦载荷工况实验66-67
• 5.1.6 目标流量斜坡跟踪实验67-69
• 5.2 变转速液压动力系统马达转速控制实验与分析69-72
• 5.2.1 比例溢流阀模拟恒载工况实验70-71
• 5.2.2 比例溢流阀模拟阶跃载工况实验71-72
• 5.3 本章小结72-73
• 总结和展望73-74
• 参考文献74-77
• 攻读学位期间取得的研究成果77-78
• 致谢78

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本文编号：759525