数字液压缸位置控制系统的特性研究

发布时间：2017-09-19 05:11

  本文关键词：数字液压缸位置控制系统的特性研究

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【摘要】：随着科学技术的不断发展进步，在液压传动与控制中液压缸的应用也越来越广泛，对于机械制造领域，液压技术起着至关重要的作用。液压缸可将液压能转化为机械能，而且能够产生较大的液压推力，可被广泛地应用于各种机械系统的环境之中。伴随着数字液压技术的出现和发展，液压技术在国民经济增长中占有着非常重要的比例，为各行各业的发展提供着无法替代的催化剂作用。与此同时，近几十年我国的液压技术也得到了迅速的发展，同时应用范围更加广泛,实现液压系统控制数字化是目前国内外对液压元件创新设计的主要发展方向。 论文在查阅了大量国内外相关学术资料的基础上，综述了闭环控制数字液压缸系统的工作原理与结构设计特点的发展现状，通过国内外数字液压缸产品的对比，详细研究了发达国家的液压专利及其科研成果，分析它们各自的优缺点，确立了课题的研究方向。 本文研究分析了与课题相关的国内外研究成果，了解了数字控制技术的发展历程以及这种新兴技术的组成、特点等。首先详细地分析了该闭环控制数字液压缸系统的结构特点及其基本工作原理，并具体研究分析了数字液压缸的各个组成部件，绘制了数字液压缸系统CAD原理图。通过对数字液压缸系统各个组成部件的探讨分析，建立了控制系统的数学模型，并利用Matlab/Simuhnk仿真工具，，对控制系统进行了模拟仿真分析。最后，本文引入了PID控制器，研究分析了提高系统控制精度的方法途径，验证控制策略的合理性，并通过与模糊控制器的对比分析，得到了良好的控制特性。
【关键词】：数字液压缸 数学建模 Simulink仿真 PID 逻辑控制
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH137.51
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-17
• 1.1 课题的研究背景及意义10-11
• 1.2 国内外的研究动态及发展概况11-14
• 1.2.1 国内发展状况12-13
• 1.2.2 国外发展状况13-14
• 1.3 课题研究背景及其意义14-16
• 1.4 论文研究的主要内容16-17
• 第二章 基于闭环控制的数字液压缸系统17-30
• 2.1 数字液压缸的基本参数分析17-19
• 2.1.1 数字液压缸系统工况要求17
• 2.1.2 数字液压缸的结构计算17-18
• 2.1.3 计算活塞直径18-19
• 2.2 数字液压缸的选取及其工作原理19-22
• 2.2.1 数字液压缸的技术性能19-20
• 2.2.2 数字液压缸的结构及其工作原理20-22
• 2.3 数字液压缸元件的组成及特性22-27
• 2.3.1 步进式电动机的组成及其应用22-25
• 2.3.2 光电编码器的特性25-27
• 2.4 基于 PLC 数字液压缸控制系统的设计27-29
• 2.4.1 PLC 控制数字液压缸系统的特性27-28
• 2.4.2 PLC 的选型确定28-29
• 2.5 系统的总体构架29-30
• 第三章 数字液压缸控制系统的建模与分析30-41
• 3.1 数字液压控制系统建模的描述形式30-33
• 3.1.1 微分方程描述形式31
• 3.1.2 传递函数描述形式31
• 3.1.3 状态空间描述形式31-32
• 3.1.4 功率键合图描述形式32-33
• 3.2 数字液压缸系统模型的建立33
• 3.3 数字式液压缸系统各环节模型的建立33-37
• 3.3.1 控制器环节33-34
• 3.3.2 转换机构环节34
• 3.3.3 检测反馈环节34
• 3.3.4 控制阀环节34-37
• 3.4 数字液压缸的流量连续性方程的建立37-38
• 3.5 数字液压缸的力平衡方程的建立38-39
• 3.6 数字液压缸系统动态参数的分析39-40
• 3.6.1 对速度增益的分析39
• 3.6.2 对液压固有频率的分析39
• 3.6.3 对液压阻尼比的分析39-40
• 3.7 控制系统的传递函数40-41
• 第四章 闭环控制数字液压缸系统的仿真分析41-56
• 4.1 仿真技术在液压系统中的应用41-44
• 4.1.1 液压系统仿真的概况41-43
• 4.1.2 仿真工具的简介43
• 4.1.3 基于 Simulink 的仿真环境43-44
• 4.2 仿真参数的选择与设置44-46
• 4.2.1 步进电动机仿真参数的确定44-45
• 4.2.2 位移传感器元件仿真参数的确定45
• 4.2.3 机械传递转换元件仿真参数的确定45
• 4.2.4 液压缸体元件仿真参数的确定45-46
• 4.3 建立数字液压缸的仿真模型46-48
• 4.3.1 绘制出系统的开环波德46-47
• 4.3.2 建立仿真模型47-48
• 4.4 PID 控制策略的研究48-51
• 4.4.1 PID 控制算法48-50
• 4.4.2 PID 控制系统仿真及结果分析50-51
• 4.5 模糊控制51-56
• 4.5.1 模糊控制器的结构设计及其控制规则51-54
• 4.5.2 模糊控制系统仿真及结果分析54-56
• 第五章 上位机监控系统的设计56-60
• 5.1 监控技术概述56-57
• 5.2 系统上位机界面设计57-60
• 5.2.1 监控系统登陆界面的设计58
• 5.2.2 监控系统的设计58-60
• 第六章 结论60-61
• 参考文献61-63
• 附录 A 数字液压缸三维结构框图63-64
• 在学研究成果64-65
• 致谢65

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前9条

1 郑华文,吴张永,孙海洪;高精度电液步进缸的应用研究[J];重庆工业高等专科学校学报;1999年Z1期

2 唐中一;倪文波;石崇辉;;数字缸传动结构型式的探讨[J];机床与液压;1991年06期

3 黄昕,胡应曦;步进液压缸的参数设计[J];机床与液压;2001年06期

4 李良福;国外动力液压缸的发展状况[J];机械工程师;2002年09期

5 严金坤;带磁致伸缩位移传感器液压缸[J];液压气动与密封;2003年03期

6 刘衡;液压缸的技术发展[J];液压气动与密封;2004年03期

7 孙峰,钱荣芳,马群力;数字式液压缸和数字式液压系统[J];液压与气动;2002年08期

8 邓飙;邱义;张宝生;;液压缸行程检测技术研究现状[J];液压与气动;2008年11期

9 李运华，史维祥，林廷圻;近代液压伺服系统控制策略的现状与发展[J];液压与气动;1995年01期

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1 章海;新型数字液压伺服缸的研究[D];浙江工业大学;2005年

本文编号：879675