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新型伺服直驱式电液执行器控制策略研究

作　者: 黄俊豪
导　师: 施光林；季会群
学　校: 上海交通大学
专　业: 机械工程
关键词: 伺服直驱式 电液执行器 联合仿真 模糊控制 控制策略
分类号: TH137
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


随着科学技术的发展,人们对节能环保的要求日益提高。而液压系统虽然具有功率重量比大的突出优点,但是,大多数传统液压系统在工作中使用节流调速,主要易造成能量损失大、效率低的缺点,因而极大地限制了传统液压系统的应用和普及。伺服直驱式电液执行器是一种新型的液压传动装置,它直接用伺服电机驱动定量液压泵,通过控制伺服电机的转速,而达到改变定量液压泵的输出流量,从而实现对液压缸的速度或位置的控制。这种新型的电液执行器本质上属容积调速,克服了节流型传统液压系统的缺陷,具有节能、抗污染能力强、紧凑、安装连接简便等显著特点。本论文正是以一种新型伺服直驱式电液执行器为研究对象,在使用AMESim和MATLAB/Simulink进行联合仿真,并得出一些有益的结论的基础上,借助于MATLAB RTW xPC实时控制技术,搭建了基于新型伺服直驱式电液执行器位置控制实验平台,实现了普通PID控制和模糊控制。仿真和实验结果表明,相比于普通PID算法,所提出的模糊控制策略,能够大幅提高新型伺服直驱式电液执行器的鲁棒性和抗干扰能力。本论文所开展的主要研究工作有:1)结合市场应用情况和客户的实际需求,以新型伺服直驱式电液执行器为研究目标,搭建了基于MATLAB RTW Xpc的位置控制实验平台,软硬件结合使用,并以研华PCI 1716多功能数据采集卡作为软硬件交互平台,进行信号的采集和输出。2)通过AMESim对实验平台进行了建模,并与MATLAB进行了联合仿真,将AMESim便于建模的优点和MATLAB易于编写复杂算法的优点结合在一起,为控制算法的引入搭建了软件平台和控制基础,通过控制算法仿真与分析,为实验样机的调试实验指明了一些有益的方向。3)在进行了基于AMESim和MATLAB两种软件联合仿真的基础上,在样机实验平台上进行数据采集及分析,实测数据表明,模糊控制算法在鲁棒性和抗干扰能力方面,相较于普通PID控制,均具有较为明显的优越性,并能够达到要求的控制目标,实现对伺服直驱式电液执行器的理想控制。

全文目录


摘要  5-7
ABSTRACT  7-12
第一章 绪论  12-21
  1.1 研究的背景及意义  12-13
    1.1.1 研究的背景  12-13
    1.1.2 研究的现实意义  13
  1.2 相关研究现状  13-19
    1.2.1 直驱式与阀控式的特点比较  13-15
    1.2.2 直驱式国内外研究现状  15-17
    1.2.3 控制理论的研究应用  17-19
  1.3 本论文主要研究工作  19-21
第二章 伺服直驱式电液执行器原理及结构  21-30
  2.1 伺服直驱式电液执行器原理  21
  2.2 伺服直驱式电液执行器结构及指标要求  21-29
    2.2.1 伺服直驱式电液执行器结构  21-29
    2.2.2 伺服直驱式电液执行器性能指标  29
  2.3 本章小结  29-30
第三章 伺服直驱式电液执行器建模与仿真  30-45
  3.1 仿真软件简介  30-31
    3.1.1 AMESim 与MATLAB/Simulink 仿真软件简介  30-31
    3.1.2 AMESim 和MATLAB/Simulink 联合仿真的特点  31
  3.2 联合仿真平台的搭建  31-39
    3.2.1 AMESim 与MATLAB/Simulink 仿真平台建模  31-35
    3.2.2 联合仿真平台的实现  35-39
  3.3 PID 控制及仿真  39-43
    3.3.1 PID 控制算法简介  39-40
    3.3.2 PID 控制算法的实现  40-43
  3.4 本章小结  43-45
第四章 伺服直驱式电液执行器的模糊控制  45-60
  4.1 模糊控制及其实现  45-51
    4.1.1 模糊控制的基本原理及主要特点  45-46
    4.1.2 模糊控制器变量及参数选择  46-49
    4.1.3 模糊控制规则  49-51
  4.2 伺服直驱式电液执行器模糊控制算法的实现  51-55
    4.2.1 输入输出语言变量隶属函数的确定  51
    4.2.2 模糊控制规则描述  51-54
    4.2.3 模糊推理、模糊判决及模糊因子  54
    4.2.4 模糊控制器稳态性能改善  54-55
  4.3 采用模糊控制仿真曲线数据及结论  55-59
  4.4 本章小结  59-60
第五章 实验与结果分析  60-74
  5.1 实时控制系统平台的搭建  60
  5.2 实时控制系统硬件平台  60-61
  5.3 实时控制系统软件平台  61-65
    5.3.1 MATLAB RTW xPC 平台  61-63
    5.3.2 创建和下载目标应用程序到目标机进行调试  63-65
  5.4 PID 控制算法的实验与结果分析  65-69
  5.5 模糊控制算法的实验与结果分析  69-73
  5.6 本章小结  73-74
第六章 总结与展望  74-76
  6.1 总结  74-75
  6.2 展望  75-76
参考文献  76-78
攻读硕士学位期间发表的论文  78-79
致谢  79

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中图分类: > 工业技术 > 机械、仪表工业 > 机械零件及传动装置 > 液压传动
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