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基于电液比例阀控缸位置系统的控制策略及性能研究

钱阳辉  
【摘要】:近年来,在工程机械,冶金机械的发展过程中,对高精度的液压阀控缸位置控制技术的需求越来越迫切,液压位置控制技术的基本要求是系统能快速平稳而准确的到达给定位移,即要求定位精度高,时间短,超调小,可靠性高,抗干扰能力强。而随着比例技术的发展,凭借着低成本,抗污染能力强的优势,电液比例换向阀在许多工业应用领域中慢慢的取代了伺服阀。电液比例换向阀能通过计算机同时实现流量和方向的控制,所以电液比例换向阀在各个领域尤其是工业领域得到了大规模的应用。 根据课题,在研究控制系统的相应控制策略及性能的基础上搭建了可用于电液比例阀控缸位置控制系统研究的实验平台,系统的执行元件可以采用缸筒固定的单出杆液压缸,然后根据系统实验平台的特点设计高性能的控制器对其进行任意点定位和连续轨迹跟踪控制的研究。在研究过程中,所做的研究工作包括理论研究和实验论证两个方面。 首先,分析此系统的结构以及工作原理,根据研究需要设计电液比例位置控制系统和控制系统软件方案,搭建系统硬件平台,随后对系统模型进行分析,建立系统各环节的数学模型,该数学模型表明该系统是一个高阶非线形系统,对模型进行适当的简化,可以得出系统的传递函数。 其次,根据控制理论,在分析系统非线性,时变性的特点后,应用模糊理论提出模糊PID控制策略,设计模糊自适应整定PID控制器,并将其与常规PID控制等一起进行Simulink/Matlab仿真。鉴于图形化编程语言的快捷性和方便性,本文采用LabVIEW和Matlab (?)昆合编程的思想编写控制软件。然后分别对系统的阶跃信号、方波信号和正弦信号响应进行Simulink/Matlab仿真,通过对比模糊PID控制与PID控制的控制曲线,得出了模糊PID控制的优点。 然后,建立液压系统实验平台及软件控制界面,包括电液控制部分,微机控制部分的硬件和软件设计,用LabVIEW编写程序,建立人机控制界面。对主要实验设备进行测试,在实验平台系统上实现电液比例阀控缸位置系统的位置控制,分析实验得到的结果数据,同仿真结果进行比较和验证,并得出结论。 最后,概括了本文的主要工作内容,对研究成果进行了总结并提出进一步研究工作的设想和展望。


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