高集成阀控缸位置控制系统参数灵敏度分析方法研究

发布时间：2017-08-30 20:24

  本文关键词：高集成阀控缸位置控制系统参数灵敏度分析方法研究

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【摘要】：高集成阀控缸系统可作为一种典型的液压驱动器，应用于军用及民用飞机、高性能液压驱动型两足、四足及六足仿生机器人的驱动，具有电机、气压驱动器无可替代的优势。为保证高集成阀控缸系统具备优良的工作性能，其控制方法研究和结构参数优化设计尤为重要。灵敏度分析理论可定量研究控制参数和结构参数变化对系统动态特性的影响程度。进行高集成阀控缸系统的灵敏度分析，所得到的分析结论，可用于改善系统工作性能，具有一定的理论研究价值和应用前景。而灵敏度分析方法很多，应寻求适用于高集成阀控缸系统的灵敏度分析方法，，并得到系统各参数灵敏度较为准确的分析结论。本文针对高集成阀控缸位置控制系统进行一阶轨迹灵敏度分析、一阶矩阵灵敏度分析和二阶轨迹灵敏度分析，重点开展以下研究工作： (1)建立含非线性因素的高集成阀控缸位置控制系统6阶数学模型，列写其状态空间方程，推导一阶轨迹灵敏度方程组及其相应的系数项和自由项矩阵，通过带有时变系数的一阶线性非齐次微分方程组和系统仿真模型联合求解的方法，计算9种位移阶跃响应工况下系统17个主要参数的一阶轨迹灵敏度函数，采用柱形图给出相应的灵敏度衡量指标数值，并进行分析。 (2)建立高集成阀控缸位置控制系统一阶矩阵灵敏度方程组，推导相应的参数矢量灵敏度矩阵，通过矩阵方程和系统仿真模型联合求解的方法，计算9种工况下系统17个主要参数的一阶灵敏度矩阵和灵敏度衡量指标，并与一阶轨迹灵敏度得到的分析结果进行对比分析。 (3)建立高集成阀控缸位置控制系统二阶轨迹灵敏度方程组的通用表达式及适用于参数灵敏度分析的特殊表达式，并求解出其特殊表达式的相应系数项和自由项矩阵，通过系统仿真模型和带有时变系数的一阶线性非齐次微分方程组联合求解的方法，并结合所计算出的一阶轨迹灵敏度函数，计算9种工况下系统17个主要参数的二阶轨迹灵敏度函数，分析在参数变化范围不同时系统17个主要参数的二阶轨迹灵敏度，结合二阶轨迹灵敏度衡量指标柱形图，并与一阶轨迹灵敏度与一阶矩阵灵敏度的分析结果进行对比分析。 (4)依托高集成阀控缸性能测试实验平台，利用类比验证的方法，通过调整控制器比例增益、系统供油压力、伺服缸初始位移和外负载力，实测这4个参数的灵敏度衡量指标数值，并与以上3种灵敏度理论分析结果进行对比，分析各灵敏度分析方法的精度和适用性。
【关键词】：高集成阀控缸位置控制系统 一阶轨迹灵敏度分析 一阶矩阵灵敏度分析 二阶轨迹灵敏度分析 灵敏度衡量指标
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH137
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-21
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义10-13
• 1.1.1 课题来源10
• 1.1.2 课题背景10-12
• 1.1.3 研究目的和意义12-13
• 1.2 灵敏度分析发展及应用现状13-19
• 1.2.1 灵敏度分析的计算方法13-14
• 1.2.2 灵敏度分析在多个领域的应用现状14-16
• 1.2.3 液压系统灵敏度分析所要解决问题16-17
• 1.2.4 液压系统的灵敏度分析现状17-19
• 1.3 本文的主要研究内容19-21
• 第二章 高集成阀控缸位置控制系统一阶灵敏度理论研究21-35
• 2.1 引言21
• 2.2 高集成阀控缸位置控制系统数学建模21-25
• 2.2.1 系统传递框图21-24
• 2.2.2 系统状态空间描述24-25
• 2.3 高集成阀控缸位置控制系统一阶轨迹灵敏度理论推导25-30
• 2.3.1 一阶轨迹灵敏度方程组25-27
• 2.3.2 一阶轨迹灵敏度方程组系数项与自由项27-30
• 2.4 高集成阀控缸位置控制系统一阶矩阵灵敏度理论推导30-34
• 2.4.1 一阶矩阵灵敏度方程组30-32
• 2.4.2 一阶矩阵灵敏度方程组灵敏度矩阵32-34
• 2.5 小结34-35
• 第三章 高集成阀控缸位置控制系统一阶灵敏度仿真分析35-52
• 3.1 引言35
• 3.2 高集成阀控缸位置控制系统一阶灵敏度求解35-43
• 3.2.1 一阶灵敏度仿真基础35-37
• 3.2.2 系统仿真工况37-39
• 3.2.3 一阶轨迹灵敏度函数39-41
• 3.2.4 一阶灵敏度矩阵41-43
• 3.3 高集成阀控缸位置控制系统一阶灵敏度仿真分析43-51
• 3.3.1 灵敏度衡量指标43
• 3.3.2 空载一阶灵敏度分析43-46
• 3.3.3 加载一阶灵敏度分析46-51
• 3.4 小结51-52
• 第四章 高集成阀控缸位置控制系统二阶轨迹灵敏度分析方法研究52-83
• 4.1 引言52
• 4.2 高集成阀控缸位置控制系统二阶轨迹灵敏度理论研究52-69
• 4.2.1 二阶轨迹灵敏度理论推导52-55
• 4.2.2 二阶轨迹灵敏度方程组简化55-56
• 4.2.3 系统二阶泰勒展开56-58
• 4.2.4 二阶轨迹灵敏度方程组系数项与自由项58-69
• 4.3 高集成阀控缸位置控制系统二阶轨迹灵敏度仿真分析69-82
• 4.3.1 二阶轨迹灵敏度函数69-71
• 4.3.2 系统二阶泰勒展开项所占比重71-75
• 4.3.3 空载二阶灵敏度分析75-79
• 4.3.4 加载二阶灵敏度分析79-82
• 4.4 小结82-83
• 第五章 高集成阀控缸位置控制系统灵敏度实验研究83-93
• 5.1 引言83
• 5.2 高集成阀控缸性能测试实验平台介绍83-86
• 5.2.1 液压部分介绍83-86
• 5.2.2 电控部分介绍86
• 5.3 高集成阀控缸位置控制系统灵敏度实验验证86-92
• 5.3.1 系统模型验证86-89
• 5.3.2 参数灵敏度衡量指标实验验证89-92
• 5.4 小结92-93
• 结论93-95
• 参考文献95-101
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果101-102
• 致谢102-103
• 作者简介103

【参考文献】

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