反馈通道含有间隙非线性对电液位置伺服系统影响的分析及补偿

发布时间：2017-09-12 21:43

  本文关键词：反馈通道含有间隙非线性对电液位置伺服系统影响的分析及补偿

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【摘要】：当电液位置伺服系统的位置反馈采用外置式反馈传感器时,因安装、磨损、冲击等原因,液压缸活塞杆与位移传感器连接部分出现间隙,造成电液位置伺服系统反馈通道间隙非线性,影响系统的控制精度、冲击和稳定性,使得系统不能稳定工作。针对反馈通道中存在的间隙,根据电液位置伺服系统输入输出特性和低阻尼特性,以迟滞间隙模型对反馈通道间隙进行描述;建立了反馈通道含间隙的电液位置伺服系统的模型;利用Matlab/Simulink对含不同尺寸间隙值的电液位置伺服系统进行了仿真分析研究,仿真结果表明:(1)随着反馈通道间隙的增大,系统单位阶跃响应调节时间相应增大,振荡越剧烈;(2)当反馈通道间隙值增大至0.08mm时,出现极限环振荡,系统不能稳定工作。(3)当反馈通道间隙值增大至0.1mm时,系统的超调量从37.08%增加到43.85%。设计了间隙非线性的补偿算法:利用前后两次采样的位移差值和位移变化率将整个控制过程分为上升阶段、间隙阶段、刚进入稳态阶段、稳态阶段4种状态;在此基础上对电液位置伺服系统反馈通道间隙状态进行判断,通过实验试凑法得出间隙阶段和不在间隙阶段的PID控制参数,通过给适合不同阶段的PID控制参数,进而达到对间隙补偿效果。进行了不同间隙值时电液位置伺服系统的阶跃响应实验,对仿真结果和补偿算法进行验证,考虑到具体实验过程中无法精确的设置0mm—0.1mm的间隙值,故将间隙夸大的设置为1mm-3mm进行初步的实验验证,实验结果表明:当反馈通道不存在间隙时,电液位置伺服系统的阶跃响应几乎不存在稳态误差和极限环振荡;当反馈通道间隙从1mm增大至3mm时,电液位置伺服系统的阶跃响应的超调量显著增大,出现极限环振荡,而且随着间隙的增大,极限环振荡的频率在降低;采用本文提出的间隙补偿算法为控制算法进行的实验时,电液位置伺服系统的阶跃响应的超调量下降明显,甚至消失,基本抑制了极限环振荡现象的出现,补偿效果明显。设计了反馈通道间隙对电液位置伺服系统影响实验研究方案,从PLC的循环扫描时间和实现复杂算法角度验证PLC作为本实验控制器的可能性,选取PLC作为实验的控制器,并使用梯形图编写了控制算法和补偿控制算法,利用LabVIEW软件设计了人机界面,利用Host Link通信协议实现了上位机与Omron CP1H-XA PLC的参数传递,设计了反馈通道间隙的调节装置和测量装置。
【关键词】：反馈通道 间隙非线性 PLC 补偿办法
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH137;TP273
【目录】：

• 摘要7-8
• Abstract8-10
• 第1章 绪论10-17
• 1.1 课题来源10
• 1.2 课题研究背景及意义10-11
• 1.3 国内外研究现状11-16
• 1.3.1 间隙的国外研究现状11-13
• 1.3.2 间隙的国内研究现状13-16
• 1.4 论文主要内容16-17
• 第2章 反馈通道含有间隙的电液位置伺服系统模型建立及仿真分析17-26
• 2.1 电液位置伺服系统中的间隙分析17-19
• 2.2 反馈通道含间隙的电液位置伺服系统模型建立19-22
• 2.2.1 阀控缸模型19-21
• 2.2.2 反馈通道间隙分析21-22
• 2.2.3 电液位置伺服系统仿真模型建立22
• 2.3 电液位置伺服系统动态响应仿真分析22-25
• 2.4 本章小结25-26
• 第3章 反馈通道含间隙非线性的电液位置伺服系统补偿方法26-30
• 3.1 电液位置伺服系统反馈通道间隙状态判别方法26-27
• 3.2 反馈通道间隙非线性补偿算法设计思路27-28
• 3.3 本章小结28-30
• 第4章 反馈通道含有间隙非线性的电液位置伺服系统实验研究30-55
• 4.1 反馈通道含间隙的电液位置伺服系统实验方案30-31
• 4.2 反馈通道含有间隙的电液位置伺服系统实验台组成31-32
• 4.2.1 电液位置伺服系统实验台31-32
• 4.2.2 关键元器件选型32
• 4.3 反馈通道间隙的调节与测量装置设计32-35
• 4.3.1 反馈通道间隙调节装置32-34
• 4.3.2 反馈通道间隙测量装置34-35
• 4.4 反馈通道含间隙的电液位置伺服系统控制算法实现35-46
• 4.4.1 电液位置伺服系统控制器选型35-39
• 4.4.2 基于PLC梯形图的常规PID算法实现39-45
• 4.4.3 基于PLC梯形图的间隙补偿算法实现45-46
• 4.5 上位机与PLC控制器参数传递实现46-49
• 4.6 反馈通道间隙对电液位置伺服系统影响的实验结果49-54
• 4.6.1 PID控制参数调节51
• 4.6.2 常规PID控制算法实验结果51-53
• 4.6.3 补偿控制算法实验结果53-54
• 4.7 本章小结54-55
• 总结与展望55-57
• 1 总结55
• 2 展望55-57
• 参考文献57-60
• 致谢60-61
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录61-62
• 附录B 科研实践62

【参考文献】

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本文编号：839722