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电液比例同步控制系统建模及控制策略研究

胡建军  
【摘要】:同步运动控制的研究在国内外一直是个热门课题。在工业生产中,要求转角同步或直线位移同步的机械种类繁多。液压同步控制因其结构简单、组成方便、易于控制和适宜大功率场合等诸多优点,在各个工业领域中得到了广泛应用。 本论文详细研究了目前各种阀控非对称缸数学建模的资料,并对其不足之处做了简单的说明,同时提出了建立阀控非对称缸数学模型新的建模思路。 本论文在查阅大量国内外有关文献的基础上,对液压同步控制系统提出了—集中控制型、分散控制型和独立控制型等新的分类方法。 论文对控制策略做了重新的定义,进一步明确了各基本控制策略的形式,并对各基本控制形式的性能和特点做了分析和对比。本论文在原有控制策略的基础上提出了新的控制策略形式:非对称控制策略。 按控制方式的不同,集中控制型液压同步系统可分为分补油式、放油式和既补又放式三种,应用很广。本论文对这三种同步回路做了较深入的研究,在相同工况及外干扰条件下,采用新的建模方法和理念,建立了三种液压同步控制系统的数学模型,所得到的数学模型有一定理论价值。 本论文运用控制理论的原理对三种液压同步控制回路的静、动态特性做了详细的分析,提出了液压同步控制系统参数的设计方法,建立了三种液压同步控制形式的主要性能指标的参数化表达式,并推导了三种液压同步控制形式的主要技术指标的计算模型,据此对三种液压同步控制形式的参数作了精确的计算验证。 本论文讨论了PID调节器参数的整定方法,并通过对各种参数整定方法的对比,决定选用试凑法对PID调节器参数进行整定。通过试凑法确定了三种液压同步控制形式各组PID控制器的最优参数组合,为了能对三种液压同步控制形式经PID校正后进行对比,对三种液压同步控制形式的PID调节器的参数做了统一的处理。 利用MATLAB中的SUMLINK工具,对三种液压同步控制形式进行了仿真研究,分析对比了控制策略对系统性能的影响,找出各同步控制系统PID调节器的最优控制参数。最后通过对各同步控制系统PID调节器参数的统一,得出了一些对工程应用具有理论指导意义的结论,达到了预期的目的。


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