基于视觉传感技术的液压伺服二维曲线跟踪系统的方法研究

发布时间：2017-04-25 07:01

  本文关键词：基于视觉传感技术的液压伺服二维曲线跟踪系统的方法研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着制造业向智能化不断发展,位置跟踪控制技术在装备制造业中占据的地位越来越重,同时也对其提出了实时性、高响应、高精度等越来越高的要求。在传统位置跟踪自动控制系统中,电机伺服位置跟踪系统由于安装方便、轻巧灵活等原因,得到较为广泛的应用。但在高响应、高精度趋势的要求下,液压伺服驱动就突显出了其优势。本课题的主要工作是对利用视觉传感技术提取处理曲线位置进行理论分析,在此基础上对液压伺服二维曲线跟踪系统进行研究,为二维曲线跟踪平台的设计提供理论支撑。首先将视觉图像处理技术和液压伺服控制技术融合在一起,设计出了液压伺服二维曲线跟踪系统的方案。然后从理论上对视觉检测和图像处理技术进行了阐述,建立提取二维曲线位置信息的方法。其次对液压伺服系统进行线性化的分析,建立了基于传递函数的简化模型,在对液压系统各性能参数分析的基础上,根据系统设计指标要求设计出了液压各动力机构。在Simulink仿真环境下,建立未校正下系统的仿真模型并进行仿真分析。随后,依据液压伺服系统的数学模型,选择PID结合速度与加速度反馈校正、输入前馈补偿的复合控制系统,以提高对高频输入信号的跟踪精度,减小时间延迟。建立采用复合控制的液压伺服二维曲线跟踪系统Simulink仿真模型,通过调整校正环节的参数及优化,使液压伺服二维曲线跟踪系统获得了较好的控制效果,达到了系统设计预期要求。
【关键词】：液压伺服 二维曲线跟踪 视觉传感 PID控制 速度与加速度反馈校正 前馈补偿 Simulink仿真
【学位授予单位】：东北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH137
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 绪论11-17
• 1.1 位置跟踪技术的应用11
• 1.2 视觉传感技术11-13
• 1.3 液压伺服系统和电机伺服系统13-14
• 1.4 本课题研究的意义、难点及主要研究内容14-15
• 1.5 本章小结15-17
• 第2章 系统总体设计17-23
• 2.1 系统的设计方案17-18
• 2.2 视觉检测系统18-20
• 2.2.1 光源18
• 2.2.2 镜头与摄像器材18-19
• 2.2.3 图像存储体与计算机系统19-20
• 2.3 液压伺服系统20-21
• 2.4 液压伺服系统控制策略21-22
• 2.5 本章小结22-23
• 第3章 视觉检测和图像处理23-37
• 3.1 CCD摄像机的原理23-26
• 3.2 跟踪曲线图像的预处理26-30
• 3.2.1 图像的灰度变换26-27
• 3.2.2 图像的平滑27-28
• 3.2.3 图像对比度增强28-30
• 3.3 跟踪曲线图像的二值化30-32
• 3.4 二次处理32
• 3.5 跟踪曲线图像的特征信息提取32-35
• 3.5.1 跟踪曲线的骨架提取32-34
• 3.5.2 跟踪曲线骨架的毛刺剔除34-35
• 3.5.3 跟踪曲线的特征信息提取35
• 3.6 本章小结35-37
• 第4章 液压伺服系统的数学模型37-51
• 4.1 液压阀控缸机构的数学方程37-42
• 4.1.1 电液伺服阀的流量方程38-40
• 4.1.2 对称阀控对称液压缸的流量连续方程40-42
• 4.1.3 液压缸和负载的力平衡方程42
• 4.2 液压缸的方块图与传递函数42-44
• 4.3 电液伺服阀的传递函数44-45
• 4.4 伺服放大器的传递函数45
• 4.5 未校正液压伺服机构(单缸)的模型建立45-46
• 4.6 X、Y方向液压伺服机构的传递函数及模型建立46-50
• 4.7 本章小结50-51
• 第5章 液压伺服机构的设计及仿真51-63
• 5.1 液压伺服机构伺服缸受力分析51-52
• 5.2 液压伺服机构动力元件参数的选择52-56
• 5.2.1 供油压力的选择52
• 5.2.2 伺服液压缸的选择计算52-53
• 5.2.3 液伺服阀的选择计算53-56
• 5.3 液压伺服动力机构性能参数的计算56-57
• 5.3.1 阀控缸的固有频率56
• 5.3.2 阀控缸的阻尼比56-57
• 5.4 系统部分机构仿真分析57-62
• 5.5 本章小结62-63
• 第6章 二维曲线跟踪系统控制策略的选择和仿真研究63-81
• 6.1 控制系统的模型建立63
• 6.2 速度与加速度反馈校正63-67
• 6.2.1 理论分析64-66
• 6.2.2 仿真分析66-67
• 6.3 PID结合速度与加速度反馈控制67-73
• 6.3.1 模拟PID控制67-68
• 6.3.2 数字PID控制68-71
• 6.3.3 数字PID控制器参数整定71
• 6.3.4 仿真分析71-73
• 6.4 输入微分前馈补偿与反馈复合控制73-79
• 6.5 本章小结79-81
• 第7章 结论81-83
• 参考文献83-85
• 致谢85

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本文编号：325822