直驱式电液传动系统伺服控制研究

发布时间：2017-06-24 18:10

  本文关键词：直驱式电液传动系统伺服控制研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：液压传动技术在国民经济中扮演重要角色。但是传统的液压传动综合利用率低，经过交流调速和变频液压技术的发展，电液伺服阀控传动系统能够实现精确控制，但对于能量的消耗仍然很大。直驱式电液传动系统是一种新型的机电液结合的系统。与传统电液伺服系统相比，具有多种优点。 欧美和日本在直驱式领域的研究已经持续多年，并有较为成熟化的产品出现，国内对此技术的研究刚刚起步。因此对该领域进行深入研究就显得尤为必要，本课题的任务就是对直驱式电液传动系统进行深入研究，对系统进行实验研究和特性分析。 本文对比分析了传动电液伺服阀控系统和直驱式电液传动系统的工作原理、组成和优缺点，，详细分析并建立了直驱式系统的位置和压力数学模型，依托Matlab进行了系统稳定性分析。运用SimulationX软件对影响系统和执行元件的特性的因素进行了分析和对比，指出要针对不同的工作条件选择合适的系统组成元件。 有针对性的设计PID和模糊自适应PID控制器，对于位置和压力系统分别进行了阶跃、斜坡和正弦信号的测试，分析了响应特性和各控制器的控制性能。仿真表明模糊自适应PID可以有效的提高系统的动态稳定性和快速性。 针对理论和仿真分析，设计出直驱式电液系统的控制方案，分别进行了压力和位置实验，对实验结果和测试数据进行分析得出：相对于传统电液伺服阀控系统使用的控制方法和工作条件，直驱式电液系统在某些工况下具有良好的性能。
【关键词】：液压 电液伺服 直驱式 PID控制 模糊PID
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH137
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 1 绪论8-16
• 1.1 课题研究的背景及意义8
• 1.2 交流调速和变频液压的发展8-10
• 1.2.1 交流调速的发展8-9
• 1.2.2 变频液压伺服控制发展9
• 1.2.3 液压技术的发展9-10
• 1.3 国内发展概况10-11
• 1.4 传统电液控制系统和直驱式电液伺服系统的对比11-14
• 1.4.1 传统电液伺服系统的原理11-12
• 1.4.2 直驱式电液伺服系统简介12-14
• 1.5 直驱式电液传动系统组成和特点14
• 1.6 课题的提出及论文主要的工作14-15
• 1.7 本章小结15-16
• 2 直驱式电液传动系统的原理与关键部件16-23
• 2.1 引言16
• 2.2 直驱式电液传动系统平台工作原理16-17
• 2.3 实验来源及系统设计17-19
• 2.3.1 各传感器的布置17-18
• 2.3.2 液压回路部分18-19
• 2.3.3 加载侧加载的原理19
• 2.4 元件匹配和选择19-22
• 2.4.1 主泵和液压缸19-20
• 2.4.2 伺服电机和伺服驱动器20
• 2.4.3 伺服电机与泵的匹配20-21
• 2.4.4 检测和控制系统21-22
• 2.5 本章小结22-23
• 3 直驱式电液系统数学模型推导及仿真23-41
• 3.1 引言23
• 3.2 交流永磁伺服电机的工作原理和控制方式23-25
• 3.3 交流伺服电机的建模25-28
• 3.4 泵控缸系统的建模和分析28-33
• 3.5 电液传动系统平台的数学模型与仿真分析33-36
• 3.6 系统参数对电液传统系统动态特性影响36-40
• 3.6.1 各参数对泵控缸和系统静态特性的影响36
• 3.6.2 主要参数对系统动态特性的影响36-40
• 3.7 本章小结40-41
• 4 直驱电液传动系统控制策略及仿真研究41-54
• 4.1 引言41
• 4.2 PID 控制的基本理论41-42
• 4.3 模糊 PID 控制理论42-43
• 4.3.1 模糊控制原理42
• 4.3.2 模糊 PID 控制42-43
• 4.3.3 直驱式电液系统模糊 PID 控制系统的建立43
• 4.4 论域、量化因子的选择43-46
• 4.4.1 论域及隶属度函数的确定43-45
• 4.4.2 量化因子及比例因子45-46
• 4.5 模糊控制规则的建立46-49
• 4.5.1 PID 参数分析46-47
• 4.5.2 模糊-PID 参数的整定原则47-48
• 4.5.3 SimulinkK 中 PID 控制器和模糊控制器的设计48-49
• 4.5.4 解模糊化（defuzzify）49
• 4.6 直驱式电液传动系统的仿真分析49-53
• 4.6.1 位置控制系统仿真49-52
• 4.6.2 压力系统的仿真52-53
• 4.7 本章小结53-54
• 5 试验和分析54-64
• 5.1 引言54
• 5.2 直驱式电液传动控制系统54
• 5.3 控制系统设计54-57
• 5.3.1 I／O 设备和点数的选择54
• 5.3.2 输出接线方式54-55
• 5.3.3 控制程序的设计55-57
• 5.4 实验数据与分析57-63
• 5.4.1 测试内容57
• 5.4.2 阶跃信号的给定原理57
• 5.4.3 最低转速压力响应实验57-59
• 5.4.4 位置响应实验59-61
• 5.4.5 压力响应实验61-62
• 5.4.6 实验过程中的总结分析62-63
• 5.5 本章小结63-64
• 6 结论和展望64-65
• 致谢65-66
• 参考文献66-69
• 附录69
• A 作者在攻读学位期间发表的论文目录69
• B 作者在攻读学位期间参与的科研项目目录69

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