發(fā)布時間：2020-08-13 15:21

【摘要】： 電液位置伺服系統(tǒng)作為控制領(lǐng)域中一個重要的組成部分,具有控制精度高,響應(yīng)速度快,便于調(diào)節(jié)的特點,同時又能控制大慣性實現(xiàn)大功率輸出,因而在工業(yè)控制領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。隨著電液伺服技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的逐步推廣,對電液伺服系統(tǒng)的控制要求越來越高,在諸多影響電液伺服系統(tǒng)的控制精度的因素中,控制策略的選擇非常關(guān)鍵。因此研究性能良好且算法不太復(fù)雜的控制方法是提高電液位置伺服系統(tǒng)控制精度的一項重要措施。 由于實際電液位置伺服系統(tǒng)中,存在外界干擾力、液壓油泄漏、油液品質(zhì)、油溫等不確定因素,使得電液位置伺服系統(tǒng)是一種典型的非線性系統(tǒng),動態(tài)特性十分復(fù)雜,很難建立系統(tǒng)的精確數(shù)學(xué)模型,因而采用傳統(tǒng)的基于線性系統(tǒng)的的控制方法設(shè)計的控制器的適應(yīng)性和抗干擾能力差,難以得到好的控制效果。而實際系統(tǒng)要求穩(wěn)態(tài)誤差小、快速性好、魯棒性強(qiáng),這就給控制系統(tǒng)的設(shè)計帶來了很大的困難。為了克服這些不利因素,滿足系統(tǒng)要求,本文將滑模變結(jié)構(gòu)控制策略應(yīng)用于電液伺服控制系統(tǒng)中,來消除非線性對系統(tǒng)控制性能的影響,并采用指數(shù)趨近律的抖動消除法,有效減弱了系統(tǒng)的抖振現(xiàn)象,并改善了趨近階段的運動品質(zhì)。 本文以閥控缸位置伺服系統(tǒng)為研究對象,通過對電液伺服系統(tǒng)的理論分析,建立了液壓系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,計算出了系統(tǒng)的有關(guān)參數(shù)。利用Matlab軟件中的動態(tài)仿真工具Simulink,構(gòu)造了電液伺服系統(tǒng)仿真模型,采用s函數(shù)來描述控制器和被控對象。分別采用了PID與滑模變結(jié)構(gòu)控制方法對電液位置伺服控制系統(tǒng)進(jìn)行了對比仿真和結(jié)果分析。利用AMEsim和Simulink各自優(yōu)點的聯(lián)合仿真技術(shù)能更加準(zhǔn)確的模擬實際系統(tǒng)的工作狀態(tài),因而本文對系統(tǒng)又進(jìn)行了AMEsim和Matlab/Simulink聯(lián)合仿真分析。仿真實驗結(jié)果證明,不管是Matlab環(huán)境下的Simulink仿真還是AMEsim/Simulink聯(lián)合仿真,在系統(tǒng)參數(shù)變化和施加外干擾力的情況下,與PID控制相比,滑模變結(jié)構(gòu)控制具有更好的動態(tài)特性,對被控對象的結(jié)構(gòu)和參數(shù)變化以及外干擾力,具有很強(qiáng)的魯棒性和自適應(yīng)能力,取得了較高的位置伺服控制精度。本文還分析了指數(shù)趨近律的參數(shù)和滑模控制器的參數(shù)變化對系統(tǒng)性能的影響。Simulink仿真和AMEsim/Simulink聯(lián)合仿真均證明采用滑模變結(jié)構(gòu)控制策略,系統(tǒng)具有抗參數(shù)攝動能力強(qiáng),動態(tài)特性良好,魯棒性強(qiáng)以及算法簡單易于微機(jī)實現(xiàn)等優(yōu)點。因此趨近律滑模變結(jié)構(gòu)控制在電液伺服系統(tǒng)中的應(yīng)用可以有效提高系統(tǒng)的抗干擾能力,提高控制精度,在實際工程中有廣泛的應(yīng)有價值。
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號】：TH137
【圖文】：

圖 3-2 閥控缸—負(fù)載原理圖Fig.3-2 Valve control cylinder-Load schematic系統(tǒng)各環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)液壓缸傳遞函數(shù)的電液位置伺服系統(tǒng)采用四通閥控雙出桿液壓缸，下面對四通函數(shù)和動態(tài)特性進(jìn)行分析研究。的推導(dǎo)控液壓缸模型，據(jù)此可建立如下基本方程：線性化流量方程想零開口四通滑閥，四個節(jié)流窗口是匹配和對稱的:

26圖 3-3 特征曲線Fig.3-3 Characteristic Curves) 求取伺服閥零位系數(shù)選取 46#抗磨液壓油，密度3ρ =875 kgm，其溫度為 50℃時的運動粘度5ν5 10 m = × 效體積彈性模量 700 aeβ ＝ MP,則液體粘度2μ νρ4.375 10 Pa s = = × 。查手冊得知伺閥芯與閥套之間的間隙通常位于 0～6μm 之間，本文選取65 10cr m = × �？偭髁繅簲�(shù)cectpK = K+C,液壓缸的總泄露系數(shù)tpC 較閥的流量-壓力系數(shù)cK 小得多,所以,hζ cK 來決定.在零位時cK 值最小,從而給出最小的阻尼比。

圖 3-5 開環(huán)系統(tǒng) Bode 圖Fig.3-5 Bode image of open loop system行結(jié)果圖 3-5 可以看出。幅值裕度 Gm=7.2dB，相位裕度Pm=82deg定系統(tǒng)，但并沒有達(dá)到滿意的性能。小結(jié)根據(jù)對液壓系統(tǒng)的分析，利用各種物理定律和系統(tǒng)中各種參數(shù)間的比例閥、液壓缸、以及其它組件進(jìn)行理論建模，得到系統(tǒng)的傳遞函統(tǒng)中測得各個組件的參數(shù)，代入公式計算后確定電液位置伺服系統(tǒng)計算開環(huán)增益，分析開環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2792178