智能模糊控制精密液压伺服系统

发布时间：2017-03-22 22:03

  本文关键词：智能模糊控制精密液压伺服系统，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着超精密机床在工业领域和国防、空间科学等领域的需求日益增大,市场对超精密机床的加工精度和工作性能的要求也越来越高。影响超精密机床性能的因素有很多。液体静压导轨是超精密加工机床的关键组成部分,直接影响着机床的几何精度。而液压动力系统是液体静压导轨正常运行的必要辅助单元。要保持液体静压导轨运行的高精度、高刚度,液压系统必须能够为静压导轨提供压力和温度非常稳定的润滑油。针对传统液压动力系统利用阀控装置来调节执行机构所需的压力或流量而导致系统效率低、发热量大的缺点以及工业控制中常用的PID控制抗干扰能力弱、参数整定困难的不足,本课题设计了一种智能模糊控制精密液压伺服系统。该系统利用模糊控制策略控制伺服电机转动,电机带动内啮合齿轮泵直接给静压导轨提供恒温、恒压的润滑油。通过MATLAB仿真和数据测量表明该系统具有发热量小、效率高、低噪声,动态响应好、跟随性好,抗干扰能力强、鲁棒性好等优点。本文以超精密五轴数控机床静关键部件静压导轨的液压动力系统为研究对象,主要从以下几方面内容进行了研究：(1)深入分析了液压伺服系统的背景,包括传统液压动力系统的不足,PID控制的概况,智能控制的概况和研究状况,模糊控制的概况和研究状况。(2)从液压系统设计入手,搭建了液压伺服系统原理图,对油箱、泵和电机安装座、油路集成块等机械部件进行Solidworks三维建模,对泵等液压元件及驱动器、电机等关键电器元件进行选型购买。(3)搭建起了基于PID控制的液压伺服控制系统,首先通过实验测量了油泵的效率和油液温升,然后对PID控制系统进行阶跃响应测试,得到的压力动态响应特性和压力波动特性及抗干扰能力。(4)深入研究了模糊PID控制的原理、结构,特别是输入变量模糊化和模糊变量清晰化的方法。并针对本液压伺服系统,设计了参数自整模糊PID控制器。(5)利用NMATLAB软件搭建液压伺服系统模糊PID控制系统,经仿真分析对后,得出参数自整模糊PID控制策略比传统PID控制具有响应快、无超调、调节时间短、抗干扰能力强的特点。(6)将模糊PID控制系统应用到实际的液压伺服系统中,经过测量数据进一步证明参数自整模糊PI[)控制系统具有更好的动态特性和稳定性。
【关键词】：液压伺服 伺服电机 模糊PID MATLAB
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG502.3;TP273.4
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-14
• 第一章 绪论14-23
• 1.1 课题研究背景14-16
• 1.2 传统PID控制概述16-17
• 1.3 智能控制的概述及应用状况17-21
• 1.3.1 智能控制概述17-18
• 1.3.2 智能控制的研究应用状况18-19
• 1.3.3 模糊控制发展概况和研究应用状况19-21
• 1.4 课题研究主要内容21-23
• 第二章 液压伺服系统的设计23-38
• 2.1 液压伺服系统设计要求23
• 2.2 供油方案的选择23-26
• 2.2.1 恒压式液体静压导轨23-24
• 2.2.2 恒流量式液体静压导轨24-25
• 2.2.3 液体静压导轨供油系统的选取25-26
• 2.3 液压伺服系统方案设计26-28
• 2.4 关键元器件选型28-37
• 2.4.1 齿轮泵选型28-30
• 2.4.2 电机选型30-32
• 2.4.3 控制驱动器选型32-34
• 2.4.4 其他附件选型34-35
• 2.4.5 机械零部件建模35-37
• 2.5 本章小结37-38
• 第三章 液压伺服系统的搭建和实验测量分析38-48
• 3.1 液压系统的搭建38
• 3.2 液压伺服系统动态参数测量38-47
• 3.2.1 油泵泄漏量的测量38-40
• 3.2.2 液压系统油液动态温度测量与分析40-42
• 3.2.3 液压系统油压动态响性能指标测量与分析42-45
• 3.2.4 液压系统油压波动性测量与分析45-46
• 3.2.5 液压系统抗干扰能力测量与分析46-47
• 3.3 本章小结47-48
• 第四章 模糊控制原理48-56
• 4.1 模糊控制器的基本原理及设计步骤48-49
• 4.1.1 模糊控制器的基本原理48
• 4.1.2 模糊控制器的设计步骤48-49
• 4.2 模糊控制器的结构设计49-50
• 4.3 模糊控制规则的设计50-52
• 4.3.1 选择描述输入和输出变量的词集51
• 4.3.2 建立模糊控制器的控制规则51-52
• 4.4 量化因子、比例因子的选择52-53
• 4.4.1 量化因子52-53
• 4.4.2 比例因子53
• 4.5 模糊蕴含关系将模糊量清晰化53-54
• 4.6 模糊集合清晰化的方法54-55
• 4.7 本章小结55-56
• 第五章 参数自调整模糊PID控制器的设计与仿真56-73
• 5.1 参数自整模糊PID控制器结构56
• 5.2 模糊控制器变量的选择56-57
• 5.3 模糊控制规则的建立57-60
• 5.4 模糊推理及解模糊化60-62
• 5.5 基于MATLAB模糊PID控制系统的仿真62-70
• 5.5.1 MATLAB及仿真环境Simulink介绍62-63
• 5.5.2 模糊PID控制系统的仿真过程63-67
• 5.5.3 Simulink仿真结果及性能分析67-70
• 5.6 液压伺服模糊PID控制系统实验测量与数据分析70-72
• 5.7 本章小结72-73
• 总结与展望73-75
• 参考文献75-80
• 攻读学位期间发表的论文80-82
• 致谢82

【参考文献】

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本文编号：262283