發(fā)布時(shí)間：2020-05-09 11:44

【摘要】： 電液位置伺服系統(tǒng)具有響應(yīng)速度快,精度高等優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于國防工業(yè)及國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域。本文以北京市科學(xué)技術(shù)委員會(huì)的電液伺服疲勞試驗(yàn)機(jī)為工程背景,以非對(duì)稱液壓缸為控制對(duì)象,提出基于卡爾曼濾波器的PID控制算法,使用仿真理論研究與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證相結(jié)合的方法,旨在研究出響應(yīng)速度快,位置精度高的電液位置伺服系統(tǒng)。 在廣泛閱讀相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,建立了閥控非對(duì)稱缸位置控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,提出了系統(tǒng)的狀態(tài)空間方程,設(shè)計(jì)了基于卡爾曼濾波技術(shù)的PID控制器,在WINCE平臺(tái)下編制了控制軟件,并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。 首先,本文在系統(tǒng)辨識(shí)的基礎(chǔ)上,建立了閥控非對(duì)稱缸位置控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,針對(duì)數(shù)學(xué)模型中一些參數(shù)不可測(cè)量,使用最小二乘法進(jìn)行了參數(shù)辨識(shí)。同時(shí)對(duì)辨識(shí)模型進(jìn)行了校正,通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了辨識(shí)模型的準(zhǔn)確性。 其次,研究了基于卡爾曼濾波器的PID控制算法,在對(duì)卡爾曼濾波器進(jìn)行了仿真研究的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了針對(duì)控制對(duì)象的卡爾曼濾波器,并以卡爾曼濾波的最佳估計(jì)值作為PID的反饋,設(shè)計(jì)了控制器。仿真表明,該算法與普通PID相比,響應(yīng)速度快,位置精度高,為算法的實(shí)現(xiàn)提供了理論指導(dǎo)。 最后,本文利用Matlab中的實(shí)時(shí)控制工具箱RTW編制了控制軟件,利用已設(shè)計(jì)的卡爾曼濾波器編寫了控制算法。實(shí)驗(yàn)研究表明本文所提出的基于卡爾曼濾波器的PID控制算法能有效提高電液位置伺服系統(tǒng)的位置精度和響應(yīng)性,達(dá)到了很好的控制要求。證明本文所提出控制算法和控制器正確有效。
【圖文】：

研究閥控非對(duì)稱液壓缸的系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，首先要得到動(dòng)力機(jī)構(gòu)的基本方程。 2.1.1動(dòng)力機(jī)構(gòu)基本方程閥控非對(duì)稱液壓缸的結(jié)構(gòu)如圖2一2所示。其中A，、乃與Q，分別為無桿腔面積(m2)、無桿腔壓力(Pa)與無桿腔流量(ms/s)，兒、乃與必分別為有桿腔面積(m2)、有桿腔壓力(Pa)與有桿腔流量(ms/s)，y為液壓缸活塞位移(m)。它具有質(zhì)量、阻尼

實(shí)驗(yàn)室的電液伺服控制試驗(yàn)平臺(tái)由閥控內(nèi)置位移傳感器的非對(duì)稱缸系統(tǒng)組成，實(shí)物圖見2一1。圖2一1位置控制試驗(yàn)平臺(tái)Fig.2一 1Sehematiediagramofpositioneontroltestrig閥控液壓缸的特性決定于閥和液壓缸，也與負(fù)載有關(guān)。從液壓控制系統(tǒng)角度研究閥控非對(duì)稱液壓缸的系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，首先要得到動(dòng)力機(jī)構(gòu)的基本方程。 2.1.1動(dòng)力機(jī)構(gòu)基本方程閥控非對(duì)稱液壓缸的結(jié)構(gòu)如圖2一2所示。其中A，、乃與Q，，分別為無桿腔面積(m2)、無桿腔壓力(Pa)與無桿腔流量(ms/s)，兒、乃與必分別為有桿腔面積(m2)、有桿腔壓力(Pa)與有桿腔流量(ms/s)，y為液壓缸活塞位移(m)。它具有質(zhì)量、阻尼
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號(hào)】：TH137.51

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本文編號(hào)：2656088