比例阀控液压缸同步控制的应用研究

发布时间：2017-10-06 23:33

  本文关键词：比例阀控液压缸同步控制的应用研究

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【摘要】：比例阀控液压缸系统以其结构简单、操作方便、易于控制和适于大功率场合等优点,在金属加工设备、冶金机械、工程机械及驱动装置领域中得到了广泛的应用。但由于比例阀控液压缸系统存在变流量死区、变流量增益等非线性因素,使得其难于取得很好的控制效果。本文针对比例阀控液压缸同步系统进行研究,建立同步控制系统的数学模型,分析同步控制系统的存在的非线性因素和双缸之间的耦合作用,分别针对单缸控制和双缸控制制定相应的控制策略,并对同步控制系统进行仿真研究。同时,完成实验平台的搭建和软件设计,进行实验研究和对比分析。第1章阐述了课题的研究背景和研究意义,国内外研究现状以及论文的主要研究内容;第2章分析了单缸系统和双缸系统的组成和工作原理,推导了单缸系统和双缸同步系统的数学模型,并针对模型特点对系统进行了分析。第3章搭建了实验平台,包括电气系统和液压系统的设计和实现;第4章分析了同步控制系统存在的非线性因素,针对这些非线性因素提出解决方案,设计了基于模糊PD的单缸控制器和基于自抗扰的双缸同步控制器,并对同步控制器进行仿真研究。第5章在搭建的实验平台之上,完成了同步控制系统的软件设计,包括基于LabVIEW的上位机界面设计和基于ARM处理器的下位机程序设计;同时对双缸同步控制系统进行实验研究和对比分析,验证控制策略的设计。
【关键词】：比例阀控液压缸 非线性 同步控制 模糊PD 自抗扰控制器
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP273;TH137.51
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 课题研究的背景和意义10-11
• 1.2 液压同步控制方式11-13
• 1.3 国内外研究现状13-14
• 1.3.1 国外研究现状14
• 1.3.2 国内研究现状14
• 1.4 论文的主要研究内容和结构14-16
• 第2章 比例阀控液压缸同步系统建模16-33
• 2.1 单缸电液比例系统组成和工作原理16-17
• 2.1.1 单缸电液比例系统组成16-17
• 2.1.2 单缸电液比例系统工作原理17
• 2.2 单缸电液比例系统建模理论17-23
• 2.2.1 负载压力和负载流量的定义18-21
• 2.2.2 流量连续性方程21
• 2.2.3 负载流量方程21-23
• 2.2.4 力平衡方程23
• 2.3 单缸电液比例系统建模分析23-28
• 2.3.1 液压缸数学模型23-25
• 2.3.2 比例放大器数学模型25-26
• 2.3.3 位移传感器数学模型26
• 2.3.4 比例流量阀数学模型26-27
• 2.3.5 单缸电液比例系统数学模型27-28
• 2.4 双缸电液比例同步系统建模28-32
• 2.4.1 双缸电液比例同步控制系统组成28
• 2.4.2 双缸电液比例同步系统受力分析28-29
• 2.4.3 负载质心的运动方程29-30
• 2.4.4 活塞运动方程30
• 2.4.5 液压缸负载压力动特性方程30-31
• 2.4.6 同步系统数学模型31-32
• 2.5 本章小结32-33
• 第3章 同步控制系统实验平台搭建33-47
• 3.1 实验平台的组成33-34
• 3.2 电气系统设计34-43
• 3.2.1 控制器的设计35-41
• 3.2.2 比例放大器设置和接线41-42
• 3.2.3 显示仪表设置和接线42-43
• 3.3 液压系统设计43-46
• 3.3.1 液压系统组成43-45
• 3.3.2 液压系统原理45-46
• 3.4 本章小结46-47
• 第4章 同步控制系统的控制策略设计47-67
• 4.1 系统动态特性分析47-49
• 4.2 同步控制系统非线性特性分析49-53
• 4.2.1 比例流量阀死区特性49-50
• 4.2.2 液压缸摩擦特性50-52
• 4.2.3 往返运动的不对称性52-53
• 4.3 单缸控制器的设计53-57
• 4.3.1 死区补偿算法53-54
• 4.3.2 自适应模糊PD控制器设计54-56
• 4.3.3 单缸控制策略56-57
• 4.4 同步控制器的设计57-61
• 4.4.1 自抗扰控制器原理分析57-59
• 4.4.2 同步控制器设计59-61
• 4.5 同步控制器仿真验证61-66
• 4.5.1 双缸同步系统仿真模型建立61-64
• 4.5.2 仿真实验结果64-66
• 4.6 本章小结66-67
• 第5章 同步控制系统实验研究67-81
• 5.1 系统软件设计67-74
• 5.1.1 上位机界面设计67-71
• 5.1.2 下位机程序设计71-74
• 5.2 死区补偿实验74-75
• 5.3 单缸模糊PD控制实验75-77
• 5.4 双缸同步控制实验77-80
• 5.5 本章小结80-81
• 结论与展望81-83
• 主要工作及结论81-82
• 研究展望82-83
• 参考文献83-86
• 攻读学位期间发表论文与研究成果清单86-87
• 致谢87

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本文编号：985680