基于人工免疫算法的自动搬运小车多缸同步控制系统研究

发布时间：2017-05-27 11:24

  本文关键词：基于人工免疫算法的自动搬运小车多缸同步控制系统研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着工业生产自动化水平的不断提高,自动搬运小车越来越普遍地被应用于工业生产现场,实现工件的举升和搬卸。传统的举升动作多采用液压同步举升系统来完成,由于液压系统的非线性、负载干扰以及强耦合等特性,自动搬运小车的液压举升系统必将产生多个液压缸不同步的问题。近年来,电液控制技术的飞速发展以及在电液同步驱动系统中的成功应用为解决自动搬运小车的同步驱动问题在技术上奠定了扎实的基础。本文在传统液压同步举升系统的基础上采用电液比例控制技术实现对控制系统的闭环控制,提高举升系统的同步精度。本文首先介绍了自动搬运小车的结构及工作原理,然后建立了其电液比例同步驱动系统的数学模型。针对小车电液比例同步驱动系统的非线性特性,建立了其非线性状态方程,采用反馈线性化方法实现对系统的输入输出线性化处理。针对小车电液比例同步驱动系统受到负载干扰影响以及反馈线性化无法实现干扰解耦的问题,设计了干扰观测器实现对干扰的抑制。为了提高系统的输出位移跟踪精度,利用反馈线性化原理设计了反馈跟踪控制器并采用极点配置方法保证了反馈跟踪控制器的稳定性。本文采用相邻交叉耦合同步控制策略对系统各通道的性能差异进行补偿,减小同步误差。考虑系统工作的时变性特点,采用PID控制设计同步控制器并引入能够在线调整PID参数的人工免疫算法实现对参数的优化。为了验证所采用的同步控制算法的有效性,建立了控制系统的Simulink模型并进行了仿真。仿真表明,设计的干扰观测器能够有效抑制负载干扰以及保证系统的稳定性,采用的人工免疫算法能够明显提高系统的同步精度。
【关键词】：自动搬运小车 同步控制 人工免疫算法 反馈线性化 干扰观测器
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP273
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-19
• 1.1 研究背景9
• 1.2 多液压缸同步顶升驱动控制技术的研究意义9-10
• 1.3 电液同步控制技术发展简介10-12
• 1.4 自动搬运小车电液同步驱动系统的非线性控制理论12-15
• 1.5 自动搬运小车电液同步驱动系统的同步控制理论15-17
• 1.6 本课题的主要研究内容17-18
• 1.7 本章小结18-19
• 2 自动搬运小车多缸同步控制系统数学模型的建立19-33
• 2.1 自动搬运小车结构组成及工作原理19-22
• 2.1.1 小车的行走系统组成及工作原理19-21
• 2.1.2 自动搬运小车的液压系统结构及工作原理21-22
• 2.2 液压同步顶升控制系统的硬件设计22-24
• 2.3 自动搬运小车的电液同步驱动系统分析与建模24-32
• 2.4 本章小结32-33
• 3 多缸同步控制系统非线性模型的线性化及其干扰抑制33-42
• 3.1 非线性控制系统线性化方法概述33-34
• 3.2 单输入单输出（SISO）仿射非线性系统的输入—输出线性化34-37
• 3.3 多缸同步控制系统单通道模型的输入输出线性化处理37-38
• 3.4 多缸同步控制系统的负载干扰抑制38-41
• 3.5 本章小结41-42
• 4 基于人工免疫算法的同步控制策略研究42-52
• 4.1 多缸同步控制系统的同步控制器设计42-43
• 4.2 PID控制概述43-44
• 4.3 PID参数的整定与优化44-45
• 4.4 人工免疫算法45-48
• 4.4.1 人工免疫算法的理论基础45-46
• 4.4.2 人工免疫算法基本原理46-48
• 4.5 人工免疫算法优化PID参数48-50
• 4.6 跟踪误差控制器设计50-51
• 4.7 本章小结51-52
• 5 自动搬运小车的多缸同步控制系统仿真研究52-62
• 5.1 多缸同步控制系统仿真模型的建立52-56
• 5.2 多缸同步控制系统仿真结果分析56-60
• 5.3 本章小结60-62
• 6 总结与展望62-64
• 6.1 总结62
• 6.2 展望62-64
• 参考文献64-69
• 攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果69-70
• 致谢70-71

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 吴金波;李天奇;;基于交叉耦合的浮筏举升系统模糊PI同步控制[J];舰船科学技术;2015年12期

2 李富柱;Wen Chen;王存堂;郭玉琴;;新型变速恒频风力发电系统的非线性控制器设计[J];太阳能学报;2015年10期

3 姜文雪;周凯;;基于干扰观测器的磁悬浮系统精确反馈线性化[J];清华大学学报(自然科学版);2015年10期

4 周湘林;王洪福;曾志强;;基于Modbus通信的自动搬运小车的同步控制系统设计[J];煤矿机械;2015年09期

5 唐斌;江浩斌;陈龙;耿国庆;尧骏;;基于微分几何的E-ECHPS车辆转向稳定性控制[J];农业机械学报;2015年12期

6 艾超;陈文婷;孔祥东;叶壮壮;;基于反馈线性化的液压型风力发电机组最佳功率追踪控制[J];控制理论与应用;2015年06期

7 赵国伟;王伟民;方艺忠;王灏宇;;漂浮基转台线性化状态反馈指向与跟踪控制[J];北京航空航天大学学报;2015年09期

8 陈松林;单梅林;王丽斌;;基于干扰观测器的飞行仿真转台完全跟踪控制[J];电机与控制学报;2015年01期

9 汪跃龙;王海皎;康思民;汤楠;霍爱清;;导向钻井稳定控制平台的反馈线性化控制[J];石油学报;2014年05期

10 宋云艳;;双液压缸同步精确控制技术研究[J];制造业自动化;2014年14期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 郑爱红;80MN钛合金锻造液压机的建模与控制[D];天津大学;2012年

中国硕士学位论文全文数据库 前3条

1 管国栋;80MN锻造液压机同步控制方法的研究[D];天津大学;2012年

2 宣航;基于反馈线性化的磁悬浮系统的控制方法研究[D];沈阳工业大学;2008年

3 常远;液压系统非线性控制方法的研究[D];天津大学;2008年

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本文编号：399822