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电液比例位置系统复合控制及相关研究

杨俭  
【摘要】:电液比例位置控制系统是一种非线性、时变性系统,其参数具有非线性特性。针对电液 比例位置控制系统具有非线性,参数不确定的特点,利用现代控制理论和方法对系统进行了 一系列研究工作,分别对增量式PID控制算法,自适应控制算法,鲁棒控制算法和自适应 鲁棒控制算法进行了讨论,并且利用这些算法对该位置系统进行了系统的实验研究。在研究 位置控制系统的稳定性,快速性的同时,还对其动态响应的过程中,执行器的运行速度进行 实验研究。该研究使系统的动态品质得到了大大改善,达到了复合控制的目的。另外利用增 量式PID控制算法对变频调速液压电梯动态特性进行了计算机仿真和实验研究,并且与带 有蓄能器的变频调速液压电梯进行了节能对比。利用Navier-Stokes和有限元理论相结合对 柱塞密封性能进行了理论及实验研究。还对液压轴向柱塞泵降噪工作进行了研究,该研究获 得两项国家发明专利。 第一章以国内外研究文献为基础,简要阐述了电液比例控制系统的基本概念及其发展历 史,重点介绍了电液比例控制技术位置控制的研究情况。作者提出,不仅从动态性能上进行 研究,而且研究位置控制的同时要对其运行速度平稳性进行了理论和实验研究。也就是说在 研究位置控制系统的稳定性,快速性的同时,还对其动态响应的过程中,执行器的运行速度 平稳性进行研究。 第二章介绍了该电液比例控制技术的控制原理。利用Navier-Stokes和有限元理论相结 合对柱塞密封性能进行了理论及实验研究。还对液压轴向柱塞泵降噪工作进行了研究。对微 机控制电液比例控制系统进行了位置控制系统的设计,较为详细介绍了位移信号检测电路、 速度信号检测电路和压力信号检测电路,最后给出整个微机控制电液比例系统的实验方案及 实验台架组成。 第三章是根据电液比例位置控制系统原理,建立了系统的数学模型。通过建立仿真模型, 利用Matlab-Simulink对系统的动态性能进行了计算机仿真。对PID控制算法,自适应控制 算法,鲁棒控制算法和自适应鲁棒控制算法分别进行了仿真,并对仿真结果进行了系统的分 析,该仿真结果对实验研究提供了强有力的理论支持。通过理论分析和计算机仿真确定了该 系统的标称模型。 第四章对电液比例位置控制系统进行了实验研究。对增量式PID控制算法进行了讨论, 利用增量式PID控制算法对变频调速液压电梯动态特性进行了计算机仿真和实验研究,并 且与带有蓄能器的变频调速液压电梯进行了节能对比。对自适应控制算法,鲁棒控制算法和 自适应鲁棒控制算法进行了讨论,并且利用这些算法对该位置系统进行了系统的实验研究, 对液压油在不同的温度、压力,在干扰和无干扰等工作条件下进行了实验研究。 第五章以实验研究为基础,对电液比例位置控制系统的控制特性进行了综合分析和比 较。通过对电液比例节流阀的出口压力,进口压力和压力差的测试来进一步说明分析该系统 的控制品质。对无干扰和有干扰等工作条件下控制特性进行了分析比较,讨论了系统的快速 性和运行速度的平稳性以及它们的稳态特性,并对各种控制算法在无干扰和有干扰的情况下 的仿真和实验结果进行了对比分析。 第六章结论和展望。


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