回转负载双缸同步液压控制系统的研究

发布时间：2017-09-14 04:06

  本文关键词：回转负载双缸同步液压控制系统的研究

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【摘要】：水轮机是利用水能发电的动力机械,在其工作过程中需要利用水轮机调速器根据电网负荷改变水轮机的流量以调整输出功率,改变转矩并维持额定转速。因此水轮机调速器是提高电站的自动化水平的核心,其关键的动力机构为液压接力器。在设备负载较大或布局空间受限的情况下,需要多个液压机构驱动负载,因此要求各个液压机构有较好的同步特性,这就需要克服系统各部件制造误差、泄露、非线性摩擦阻力等因素的影响。本文在查阅大量文献的基础上,针对双缸同步驱动的回转负载系统,分析了系统的结构和组成,建立了系统模型,根据得到的系统模型利用软件完成了仿真。原始系统的仿真结果显示,原始系统单缸响应较慢,系统响应频率低,在标准输入信号为正弦信号时,对频率为1Hz的标准输入即出现较大的幅值衰减和时间上的滞后。为提升系统的单缸控制性能,本文应用了鲁棒控制方法设计了控制器,,针对单缸的液压回路分别进行了传统的PID控制系统和添加H∞控制器系统的仿真研究,二者相比较的结果表明,H∞控制器使得系统有更优良的性能表现。与PID控制系统相比,H∞控制系统的阶跃信号超调量减小了50%,响应时间减小了1倍。系统的频率响应也得到了提高。并且通过在系统输入端和输出端添加干扰信号,验证了鲁棒控制系统具有良好的鲁棒性,在较大的环境干扰下,当PID控制已经无法使系统保持稳定时,鲁棒控制依旧可以保持系统稳定并拥有良好的性能。为提升系统同步性能,本文采用了两缸的主从同步、同等同步以及偏差信号的比例反馈补偿,比较了各种方式下的同步性能,为进一步提高系统同步精度,采用了模型参考自适应。仿真结果表明,与其他三种同步控制策略相比,模型参考对系统同步误差有良好的抑制作用,但在获得良好的同步性能的同时,牺牲了系统的响应速度,对阶跃信号,系统响应时间与同等方式相比提升了1倍。本文中所设计的控制器以及所采用的同步控制策略在仿真研究中体现出了良好的控制作用。通过试验对该控制方法进行了验证,结果表明本文的控制策略有效合理,提高了系统的同步精度。
【关键词】：电液伺服 同步系统 鲁棒控制 混合灵敏度 回转负载
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK730.41
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-15
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义8-9
• 1.1.1 课题背景8
• 1.1.2 研究的目的和意义8-9
• 1.2 电液同步研究现状及应用9-11
• 1.3 控制策略研究现状及应用11-13
• 1.4 论文的主要内容13-15
• 第2章 液压系统建模15-24
• 2.1 系统结构及组成15
• 2.2 系统线性建模15-20
• 2.2.1 伺服放大器和传感器建模15-16
• 2.2.2 电液伺服阀模型16
• 2.2.3 阀控缸模型16-19
• 2.2.4 机械连接结构19-20
• 2.3 系统非线性建模20-21
• 2.4 仿真及结果21-23
• 2.5 本章小结23-24
• 第3章 系统控制器设计与仿真24-53
• 3.1 鲁棒控制策略24-28
• 3.1.1 鲁棒控制概述24
• 3.1.2 状态空间模型24-26
• 3.1.3 灵敏度函数26-27
• 3.1.4 小增益定理27-28
• 3.2 H_∞混合灵敏度问题28-30
• 3.2.1 标准H_∞控制问题28
• 3.2.2 H_∞混合灵敏度控制28-30
• 3.3 控制器设计30-35
• 3.3.1 标称模型选择30
• 3.3.2 加权函数选择30-31
• 3.3.3 控制器及仿真31-35
• 3.4 同步控制策略35-52
• 3.4.1 主从控制35-39
• 3.4.2 同等控制39-42
• 3.4.3 同步误差比例反馈补偿42-46
• 3.4.4 模型参考自适应46-52
• 3.5 本章小结52-53
• 第4章 测控系统设计53-60
• 4.1 系统硬件组成53-55
• 4.1.1 液压系统组成53-54
• 4.1.2 测控系统硬件组成54-55
• 4.2 测控软件实现55-59
• 4.2.1 控制器的降阶和离散55-56
• 4.2.2 参考模型差分方程56-57
• 4.2.3 测控程序编写57-59
• 4.3 本章小结59-60
• 第5章 同步系统试验研究60-71
• 5.1 单缸系统试验研究60-67
• 5.1.1 单缸原始系统试验研究60-62
• 5.1.2 单缸系统PID试验研究62-64
• 5.1.3 单缸系统鲁棒试验研究64-67
• 5.2 双缸同步试验研究67-70
• 5.3 本章小结70-71
• 结论71-73
• 参考文献73-76
• 攻读学位期间发表的学位论文76-78
• 致谢78

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

1 王华;基于PLC模糊控制的液压同步系统的设计与应用[J];长春工程学院学报(自然科学版);2003年01期

2 SHI Hu;GONG GuoFang;YANG HuaYong;MEI XueSong;;Compliance of hydraulic system and its applications in thrust system design of shield tunneling machine[J];中国科学:技术科学(英文版);2013年09期

3 王仁福;;几种典型液压同步系统探讨[J];四川冶金;2007年03期

4 师辉宇;柳波;;基于AMESim的负荷传感液压同步系统仿真研究[J];液压气动与密封;2011年03期

5 赵慧,姜洪洲,韩俊伟,曾祥荣;H_∞混合灵敏度控制在液压伺服系统中的应用[J];中国机械工程;2002年03期

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本文编号：847765