多液压缸同步系统的设计及其控制策略研究

发布时间：2017-10-25 11:39

  本文关键词：多液压缸同步系统的设计及其控制策略研究

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【摘要】：摘要：多液压缸同步驱动控制一直是工业领域的重要研究课题。目前的研究主要存在以下不足：1.着重于研究系统的高精度同步而忽略了系统的高可靠性；2.主要研究单方向的高精度同步而对双向均要求高精度同步的系统研究较少；3.工程上各种液压同步系统原理基本相同,同步控制性能也主要取决于液压元件的性能,多年来没有显著提升。针对以上研究的不足,本文从多液压缸同步系统的双向高精度同步以及高可靠性入手,结合现代控制策略,对多液压缸同步进行了研究,主要内容如下： 1.介绍了多液压缸同步的应用领域以及研究现状,重点阐述了多液压缸同步控制技术的发展以及课题的来源和研究的意义。 2.针对传统液压同步回路存在的问题,提出了新的两级双向液压同步的方案；分析了系统中主要液压元件的特性,并计算了系统的可靠度；设计了液压同步试验台及其监测控制系统。 3.分析了导致多液压缸不同步运动的主要影响因素,并对多液压缸同步控制方法进行了研究,提出了一种有效的同步控制方法；采用AMESim对多液压缸同步系统在不同工况下的动态特性进行仿真,结果验证了两级双向液压同步控制方案的有效性以及抗强干扰性。 4.为了保证多液压缸同步系统在控制结构以及参数变化等情况下的同步性能,建立了多液压缸同步系统数学模型,并设计了积分滑模变结构同步控制器；采用AMESim和Simulink对系统进行联合仿真,结果表明该控制算法具有较高的同步控制精度以及较强的鲁棒性。 5.在液压同步试验台上进行多液压缸同步试验,并进行了测试,结果验证了所设计的两级双向液压同步系统及其控制策略的有效性。
【关键词】：液压缸同步控制 同步精度 可靠性 滑模控制 联合仿真
【学位授予单位】：中南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH137.51
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 目录7-10
• 1 绪论10-19
• 1.1 引言10
• 1.2 多液压缸同步应用领域10-11
• 1.3 多液压缸同步回路简介11-13
• 1.3.1 开环液压同步回路11-13
• 1.3.2 闭环液压同步回路13
• 1.4 多液压缸同步控制技术研究现状13-17
• 1.4.1 经典多液压缸同步控制方法13-15
• 1.4.2 同步控制方法的演变15-16
• 1.4.3 多液压缸同步控制算法16-17
• 1.5 课题来源、研究的意义和主要内容17-19
• 1.5.1 课题来源17
• 1.5.2 研究意义17-18
• 1.5.3 主要内容18-19
• 2 多液压缸同步系统的设计19-34
• 2.1 多液压缸同步平台原理及机械系统建模19-23
• 2.1.1 多液压缸同步平台结构19
• 2.1.2 多液压缸同步平台机械系统建模19-22
• 2.1.3 多液压缸同步平台同步精度22-23
• 2.2 多液压缸同步系统的设计23-29
• 2.2.1 两级液压同步方案的提出23-24
• 2.2.2 两级双向液压同步系统的设计24-25
• 2.2.3 主要液压元件特性及故障分析25-28
• 2.2.4 多液压缸同步系统可靠度计算28-29
• 2.3 液压同步试验台的设计与实现29-33
• 2.3.1 液压同步试验台主要技术参数29-30
• 2.3.2 液压同步试验台的集成设计30
• 2.3.3 同步监测控制系统原理及设计30-32
• 2.3.4 监测控制系统主要硬件组成32-33
• 2.4 本章小结33-34
• 3 多液压缸同步系统控制方法及其动态特性研究34-55
• 3.1 多液压缸同步系统同步精度的影响因素34-35
• 3.1.1 机械结构影响因素34-35
• 3.1.2 液压系统影响因素35
• 3.1.3 外部环境影响因素35
• 3.2 多液压缸同步系统控制方法研究35-41
• 3.2.1 多液压缸同步控制的必要性35-36
• 3.2.2 多液压缸同步控制方法的设计及比较36-41
• 3.3 多液压缸同步系统AMESim仿真模型的建立41-44
• 3.3.1 整体系统仿真模型的建立41-44
• 3.3.2 同步系统仿真参数的设置44
• 3.4 基于AMESim的PID控制参数的优化44-48
• 3.4.1 多液压缸同步系统PID控制原理44-46
• 3.4.2 多液压缸同步系统PID控制参数的优化46-48
• 3.5 多液压缸同步系统动态特性仿真研究48-54
• 3.5.1 多液压缸同步系统阶跃响应分析48-49
• 3.5.2 不同偏载组合情况下的同步性能49-51
• 3.5.3 系统极端工况下的同步性能51-53
• 3.5.4 不同控制方法下的同步性能53-54
• 3.6 本章小结54-55
• 4 多液压缸同步系统控制算法研究55-72
• 4.1 滑模变结构控制的优势及原理55-57
• 4.1.1 控制结构及参数改变时的同步控制问题55
• 4.1.2 滑模变结构原理55-57
• 4.2 多液压缸同步系统数学建模57-63
• 4.2.1 比例伺服阀数学模型57-58
• 4.2.2 同步液压马达数学模型58-60
• 4.2.3 阀控缸数学模型60-62
• 4.2.4 整体系统数学模型及相关参数62-63
• 4.3 积分滑模变结构同步控制器的设计63-68
• 4.3.1 跟踪误差控制器的设计63-66
• 4.3.2 同步误差控制器的设计66-68
• 4.4 AMESim和Simulink联合仿真模型的建立68-69
• 4.4.1 联合仿真平台的实现68
• 4.4.2 液压系统AMESim仿真模型68-69
• 4.4.3 控制算法Simulink仿真模型69
• 4.5 联合仿真结果分析69-71
• 4.5.1 滑模变结构同步控制器的鲁棒性仿真69-70
• 4.5.2 滑模变结构控制器同步控制效果仿真70-71
• 4.6 本章小结71-72
• 5 多液压缸同步系统试验与分析72-79
• 5.1 试验目的和内容72
• 5.1.1 试验目的72
• 5.1.2 试验内容72
• 5.2 试验设备72-75
• 5.2.1 试验原理72-73
• 5.2.2 试验设备73-75
• 5.3 试验过程及结果分析75-78
• 5.3.1 同步控制系统阶跃响应试验75-76
• 5.3.2 不同偏载组合下的同步试验76-77
• 5.3.3 系统极端工况下的同步试验77-78
• 5.4 本章小结78-79
• 6 总结与展望79-81
• 6.1 总结79-80
• 6.2 展望80-81
• 参考文献81-86
• 攻读学位期间主要研究成果86-87
• 致谢87

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 曹玲芝;李春文;牛超;赵德宗;魏尚北;;基于相邻交叉耦合的多感应电机滑模同步控制[J];电机与控制学报;2008年05期

2 张今朝;刘国海;;基于GGAP-RBF神经网络逆的复杂多电机系统同步控制[J];控制工程;2011年01期

3 刘忠;梁承杰;资富年;;液压举升机构的高精度同步控制系统设计与仿真[J];制造技术与机床;2010年12期

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本文编号：1093574