【摘要】：液壓設(shè)備以其傳動(dòng)平穩(wěn)、能容量大、調(diào)速方便及對(duì)復(fù)雜作業(yè)工況適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于宇宙航行、海洋開發(fā)、工程機(jī)械等諸多領(lǐng)域。由于液壓傳動(dòng)的能量利用率不高,致使液壓設(shè)備整機(jī)效率較低,因此隨著電機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展,高效率和節(jié)能效果顯著的變轉(zhuǎn)速液壓系統(tǒng),在許多工程實(shí)際中得到了廣泛應(yīng)用。但變轉(zhuǎn)速液壓系統(tǒng)帶來(lái)高效率和節(jié)能的同時(shí),也存在的控制精度低、響應(yīng)速度慢和低速穩(wěn)定性差等問(wèn)題,這限制了其在更多工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用。因此,研究如何改善提高變轉(zhuǎn)速(尤其是低速段)液壓系統(tǒng)的控制性能具有重要實(shí)際意義。從實(shí)際工程應(yīng)用的效果看,常規(guī)的PID反饋控制由于算法成熟、穩(wěn)定性好、簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn),因此在工業(yè)過(guò)程控制、航空航天控制等諸多領(lǐng)域中應(yīng)用最廣。在實(shí)際測(cè)控系統(tǒng)中,由于變頻環(huán)境下的電磁干擾,測(cè)量信號(hào)總會(huì)混雜多種干擾成分,如電磁干擾、高頻噪聲等,而直接將混有干擾的反饋信號(hào)用于反饋控制,會(huì)影響系統(tǒng)的控制性能,甚至不能正常工作。針對(duì)此問(wèn)題,本文采用理論分析、仿真分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證相結(jié)合的方法,針對(duì)變轉(zhuǎn)速泵控馬達(dá)液壓系統(tǒng)測(cè)控平臺(tái)中的電磁干擾問(wèn)題,提出對(duì)系統(tǒng)反饋的壓力和流量信號(hào)的時(shí)頻域特性分別進(jìn)行濾波處理,濾波后的信號(hào)再作為PID控制器的反饋輸入的方法,為提升系統(tǒng)控制性能提供實(shí)用方法。論文的主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)根據(jù)數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)原理及方法,以巴特沃斯低通數(shù)字濾波器和零相位數(shù)字濾波器為例,在MATLAB軟件中通過(guò)編程完成了對(duì)二者的程序設(shè)計(jì),通過(guò)濾波仿真對(duì)比分析得到了二者的濾波特性。仿真結(jié)果表明:巴特沃斯低通數(shù)字濾波器是非零相位濾波器,能夠有效濾除高頻干擾成分,但存在相位滯后;零相位數(shù)字濾波器能實(shí)現(xiàn)零相位濾波。(2)以變轉(zhuǎn)速泵控馬達(dá)液壓系統(tǒng)為物理模型,建立各子系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型,推導(dǎo)系統(tǒng)全局?jǐn)?shù)學(xué)模型,并據(jù)此在Simulink中搭建系統(tǒng)仿真模型。通過(guò)流量閉環(huán)控制仿真實(shí)驗(yàn),對(duì)比分析流量反饋信號(hào)未濾波處理、非零相位濾波處理和零相位濾波處理三種情況下,系統(tǒng)流量的動(dòng)態(tài)響應(yīng)、控制精度及魯棒性。仿真結(jié)果表明:對(duì)反饋信號(hào)零相位濾波處理比巴特沃斯低通數(shù)字濾波器具有更好的控制精度和魯棒性。(3)以變轉(zhuǎn)速泵控馬達(dá)液壓系統(tǒng)為實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ),設(shè)計(jì)了閉環(huán)控制反饋信號(hào)濾波實(shí)驗(yàn)程序和對(duì)比實(shí)驗(yàn)。通過(guò)LabVIEW軟件和MATLAB軟件聯(lián)合編程,完成了反饋信號(hào)零相位濾波程序的設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)了對(duì)LabVIEW軟件編程的二次開發(fā)。分別設(shè)計(jì)了壓力、流量閉環(huán)控制反饋信號(hào)未濾波、非零相位濾波、零相位濾波三種情況下的對(duì)比實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:反饋信號(hào)未濾波處理雖然能達(dá)到穩(wěn)態(tài),但存在很大波動(dòng);反饋信號(hào)非零相位濾波處理具有穩(wěn)態(tài)誤差,控制精度低;反饋信號(hào)零相位濾波處理不僅能達(dá)到穩(wěn)態(tài),且波動(dòng)很小,具有更好的控制精度和魯棒性。
【學(xué)位授予單位】：長(zhǎng)安大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TH137
【圖文】：

（b）相頻特性曲線圖 2.3 巴特沃斯低通數(shù)字濾波器幅頻、相頻特性圖 2.4 原始信號(hào)濾波前后時(shí)域圖b）分別為所設(shè)計(jì)的巴特沃斯低通數(shù)字濾波器的幅頻所表示的原始信號(hào)濾波前后的時(shí)域?qū)Ρ葓D。由圖 2

圖 2.4 原始信號(hào)濾波前后時(shí)域圖圖 2.3（a）、（b）分別為所設(shè)計(jì)的巴特沃斯低通數(shù)字濾波器的幅頻、相頻特性曲線。圖 2.4 為式（2.9）所表示的原始信號(hào)濾波前后的時(shí)域?qū)Ρ葓D。由圖 2.4 可以看出經(jīng)過(guò)巴特沃斯低通數(shù)字濾波器，原始信號(hào)中的高頻干擾噪聲信號(hào)被濾除了，保留了所需低頻信

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2731904