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电液伺服系统特性分析与滑模变结构控制器设计

作　者: 陈聪
导　师: 孙志毅; 柏艳红
学　校: 太原科技大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 电液伺服系统 滑模变结构控制 AMESim/Matlab 抖振 模糊滑模控制
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
下　载: 8次
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内容摘要


电液伺服系统具有快速的响应、较高的控制精度和较大的输出功率等优点，在一般工业和国防工业等领域都得到了十分广泛的应用。但是，电液伺服系统在实际的生产应用中存在复杂的工作环境(外界不确定因素的干扰)、自身参数的变动等一系列因素，很难根据系统建立准确的数学模型，针对线性系统设计的控制器缺乏良好的自适应性和抗干扰能力，无法满足所期望的控制性能。本文以电液位置伺服控制系统为研究对象，采用AMESim软件的线性化分析工具，得到了阀控对称缸系统的数学模型，并分别对阀控对称缸系统和非对称缸系统分析了液压缸活塞在不同位置的特性；将滑模变结构控制方法应用于电液伺服系统，设计了滑模变结构控制器，并在AMESim/Matlab联合仿真平台上进行实验研究，结果表明滑模变结构控制在对信号的跟踪方面以及抗外界干扰的能力方面都有较好的表现。针对滑模变结构控制的抖振问题，本文提出了三种改进的方法。首先，设计了一种改进的边界层方法，在边界层内采用了一种非线性反馈，将系统状态收敛到滑模面的一个更小的区域内，使系统在有限的时间内到达滑模面；其次，设计了双幂次指数趋近律，在保证控制系统动态品质的同时加快了趋近滑模面的速度；再其次，将模糊控制和滑模变结构控制相结合，用模糊控制来补偿滑模控制量，以克服滑模变结构控制存在的抖振问题。最后将三种改进的方法在AMESim/Matlab联合仿真平台上进行仿真实验，结果表明：改进的边界层方法有效地加快了系统状态趋近滑模面的速度；模糊滑模控制方法有效地削弱了系统存在的抖振现象；双幂次指数趋近律方法不但削弱了系统的抖振现象，并且加快了系统在滑模面的趋近速度。

全文目录


中文摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第一章 绪论  10-16
  1.1 课题的研究背景及意义  10-11
  1.2 国内外研究概况  11-13
    1.2.1 电液伺服系统的研究概况  11
    1.2.2 滑模变结构控制的研究概况  11-13
  1.3 课题的主要研究内容  13-14
  1.4 论文的结构安排  14-16
第二章 电液阀控缸系统的数学模型及特性分析  16-26
  2.1 AMESim 线性化分析工具  16-19
    2.1.1 AMESim 线性化分析工具介绍  16-17
    2.1.2 应用 AMESim 分析电液阀控缸系统的关键问题  17-19
  2.2 电液阀控缸系统的特性分析  19-24
    2.2.1 电液阀控缸位置闭环系统 AMESim 模型  19-20
    2.2.2 电液阀控缸系统数学模型  20-23
    2.2.3 电液阀控缸系统特性分析  23-24
  本章小结  24-26
第三章 电液伺服系统滑模变结构控制器设计  26-40
  3.1 AMESim/Matlab 联合仿真平台概述  26-27
    3.1.1 AMESim/Matlab 联合仿真平台的优越性  26
    3.1.2 AMESim/Matlab 联合仿真平台的实现  26-27
  3.2 滑模变结构控制器的设计  27-29
    3.2.1 滑模面的设计  27-29
    3.2.2 控制律的设计  29
  3.3 AMESim/Matlab 联合仿真及结果分析  29-38
    3.3.1 无扰动下仿真及结果分析  29-35
    3.3.2 外加负载力仿真结果及分析  35-38
  本章小结  38-40
第四章 电液伺服系统滑模变结构控制器改进  40-52
  4.1 滑模变结构控制边界层的改进  40-45
    4.1.1 改进边界层控制器的设计  40-41
    4.1.2 仿真实验及结果分析  41-45
  4.2 滑模变结构控制趋近律的改进  45-50
    4.2.1 改进趋近律控制器的设计  45-46
    4.2.2 仿真实验及结果分析  46-50
  本章小结  50-52
第五章 电液伺服系统模糊滑模控制器设计  52-62
  5.1 模糊滑模变结构控制的实现  52-54
    5.1.1 模糊控制和滑模控制相结合的意义  52
    5.1.2 模糊滑模控制器的设计  52-54
  5.2 仿真实验及结果分析  54-60
    5.2.1 仿真参数设置  54-56
    5.2.2 仿真结果分析  56-60
  本章小结  60-62
第六章 总结与展望  62-64
  6.1 全文总结  62
  6.2 工作展望  62-64
参考文献  64-70
致谢  70-72
攻读学位期间发表的学术论文目录  72-73

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 自动控制、自动控制系统
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