與伺服閥相比,比例閥具有造價成本低、抗污染能力強等優(yōu)點。目前,比例閥朝著大流量、高頻響、智能化等方向發(fā)展,但由于摩擦非線性的影響,導(dǎo)致比例閥在低速運行時,常出現(xiàn)微動特性差、滯環(huán)以及死區(qū)等現(xiàn)象,影響了比例閥正常工作下的動態(tài)性能。為此,本文推導(dǎo)了比例方向閥閥芯動力學(xué)方程,搭建了閥芯受力的數(shù)學(xué)模型,并運用AMESim軟件進行仿真,結(jié)果發(fā)現(xiàn):隨著閥芯開度增加,位移顫振幅值出現(xiàn)衰減現(xiàn)象,且呈現(xiàn)非線性變化。為進一步探討影響顫振幅值衰減的主要因素,對閥芯受力情況進行分析,結(jié)果表明摩擦力是導(dǎo)致顫振幅值衰減現(xiàn)象的主要因素。為了改善比例方向閥的顫振幅值衰減現(xiàn)象,提出一種雙閉環(huán)控制系統(tǒng),該系統(tǒng)是在原有的位移控制閉環(huán)的基礎(chǔ)上疊加一個顫振幅值控制閉環(huán)。具體實現(xiàn)是通過閥芯位移信號分離出的位移量和顫振量分別與各自設(shè)定值做差進行PID控制,再將兩個控制量疊加返回到系統(tǒng)中。為使比例方向閥閥芯在全行程運動過程中顫振幅值一直保持一致,提出兩種顫振幅值自適應(yīng)PID控制,將其應(yīng)用在與閥芯受力模型的聯(lián)合仿真中,結(jié)果表明,在位移PID控制閉環(huán)上,疊加顫振幅值自適應(yīng)PID控制閉環(huán),能夠很好地解決閥芯全行程顫振幅值衰減現(xiàn)象。 

【文章頁數(shù)】：67 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 課題研究的背景及意義
    1.2 比例方向閥的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 顫振信號研究
        1.2.2 比例方向閥建模仿真研究
        1.2.3 比例方向閥摩擦補償研究
    1.3 自適應(yīng)PID控制研究
    1.4 本文主要研究內(nèi)容
第2章 比例方向閥受力模型創(chuàng)建與仿真分析
    2.1 比例方向閥閥芯受力模型的創(chuàng)建環(huán)境
        2.1.1 AMESim仿真軟件介紹
        2.1.2 AMESet二次開發(fā)介紹
        2.1.3 AMESim建模流程介紹
    2.2 比例方向閥的數(shù)學(xué)模型
        2.2.1 比例放大器的數(shù)學(xué)模型
        2.2.2 比例方向閥閥芯受力的數(shù)學(xué)模型
        2.2.3 仿真模型的參數(shù)確定
    2.3 比例方向閥閥芯受力的仿真分析
        2.3.1 比例方向閥閥芯受力仿真模型
        2.3.2 閥芯受力模型仿真結(jié)果及分析
    2.4 本章小結(jié)
第3章 顫振信號雙閉環(huán)控制系統(tǒng)研究
    3.1 顫振補償機理
    3.2 雙閉環(huán)PID控制系統(tǒng)
        3.2.1 PID控制原理簡介
        3.2.2 雙閉環(huán)控制系統(tǒng)介紹
    3.3 雙閉環(huán)信號的分析與處理
        3.3.1 閥芯位移信號的分析
        3.3.2 顫振信號的分離
        3.3.3 顫振信號的疊加
    3.4 本章小結(jié)
第4章 顫振信號自適應(yīng)雙閉環(huán)控制聯(lián)合仿真
    4.1 聯(lián)合仿真技術(shù)
        4.1.1 聯(lián)合仿真特點及在本課題的應(yīng)用
        4.1.2 聯(lián)合仿真實現(xiàn)途徑及注意事項
    4.2 聯(lián)合仿真模型的建立
        4.2.1 液壓部分的模型結(jié)構(gòu)圖
        4.2.2 控制部分的模型結(jié)構(gòu)圖
    4.3 模糊自適應(yīng)PID控制及其Simulink實現(xiàn)
        4.3.1 模糊自適應(yīng)PID控制器設(shè)計
        4.3.2 輸入輸出變量及隸屬函數(shù)的確定
        4.3.3 模糊規(guī)則設(shè)計
        4.3.4 模糊推理
        4.3.5 模糊自適應(yīng)PID控制的Simulink實現(xiàn)
    4.4 單神經(jīng)元自適應(yīng)PID控制及其Simulink實現(xiàn)
        4.4.1 單神經(jīng)元自適應(yīng)PID控制器
        4.4.2 單神經(jīng)元自適應(yīng)PID控制的Simulink實現(xiàn)
    4.5 雙閉環(huán)控制仿真及其結(jié)果分析
        4.5.1 位移閉環(huán)的PID控制的仿真及結(jié)果分析
        4.5.2 顫振閉環(huán)的常規(guī)PID控制的仿真及結(jié)果分析
        4.5.3 顫振閉環(huán)的自適應(yīng)PID控制的仿真及結(jié)果分析
    4.6 本章小結(jié)
第5章 總結(jié)與展望
    5.1 總結(jié)
    5.2 展望
致謝
參考文獻
攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果


【參考文獻】：
期刊論文
[1]FIR濾波器的FPGA設(shè)計與實現(xiàn)[J]. 陳媛媛,劉有耀.  電子設(shè)計工程. 2017(24)
[2]基于擾動觀測器的光電穩(wěn)定平臺摩擦補償策略[J]. 晉超瓊,張葆,李賢濤,申帥,朱楓.  吉林大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版). 2017(06)
[3]Parameter Tuning Method for Dither Compensation of a Pneumatic Proportional Valve with Friction[J]. WANG Tao,SONG Yang,HUANG Leisheng,FAN Wei.  Chinese Journal of Mechanical Engineering. 2016(03)
[4]幾種常見液壓閥節(jié)流槽過流面積估算及分析[J]. 周永飛,初長祥,郭小龍,高名乾,楊昆.  液壓氣動與密封. 2016(04)
[5]基于顫振補償?shù)募墒诫娮右簤褐苿酉到y(tǒng)控制[J]. 余卓平,徐松云,熊璐,廣學(xué)令.  同濟大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2015(07)
[6]機械潤滑在液壓伺服比例系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]. 唐少楠,朱小明,楊麗紅.  上海理工大學(xué)學(xué)報. 2014(06)
[7]一種提高比例方向閥全行程階躍響應(yīng)性能的方法[J]. 劉國平,龍玉其,夏五星,胡瑢華.  制造業(yè)自動化. 2014(18)
[8]基于反向?qū)W習(xí)的粒子群算法對線性相位低通FIR濾波器的優(yōu)化[J]. 邵鵬,吳志健,周炫余.  吉林大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版). 2015(03)
[9]伺服比例閥的非線性建模與實驗驗證[J]. 方錦輝,孔曉武,魏建華.  浙江大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版). 2014(05)
[10]電液比例閥獨立顫振的疊加方法研究[J]. 劉國平,夏五星,齊大偉,胡瑢華.  機床與液壓. 2014(05)

博士論文
[1]先導(dǎo)式電液比例方向閥換向滯后分析及其補償方法研究[D]. 蘇琦.浙江大學(xué) 2016
[2]大流量插裝式伺服閥的設(shè)計與控制方法研究[D]. 方錦輝.浙江大學(xué) 2013
[3]開放式伺服系統(tǒng)的摩擦建模與補償研究[D]. 向紅標(biāo).天津大學(xué) 2010
[4]大流量高響應(yīng)電液比例閥的設(shè)計及關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 傅林堅.浙江大學(xué) 2010

碩士論文
[1]基于在線辨識與優(yōu)化的自適應(yīng)PID控制算法的工程實現(xiàn)[D]. 劉琛.華北電力大學(xué) 2017
[2]具有不確定性參數(shù)的電液伺服閥控缸同步控制研究[D]. 趙亮.北京理工大學(xué) 2015
[3]基于LuGre模型的比例多路閥摩擦力分析與顫振補償[D]. 蔣棟林.燕山大學(xué) 2014
[4]多級液壓缸四缸同步控制系統(tǒng)研究[D]. 賈善斌.太原科技大學(xué) 2012
[5]基于LuGre摩擦模型的伺服系統(tǒng)自適應(yīng)魯棒控制研究[D]. 楊帆.南京理工大學(xué) 2012
[6]機械運動系統(tǒng)的摩擦建模及補償控制研究[D]. 馬國梁.濟南大學(xué) 2012
[7]基于ARM的數(shù)字式比例放大器的研究[D]. 張德盛.浙江大學(xué) 2012
[8]高能效智能型比例控制器的設(shè)計[D]. 鄒維.浙江大學(xué) 2010
[9]含摩擦環(huán)節(jié)伺服系統(tǒng)的補償控制[D]. 張丹.西安電子科技大學(xué) 2008
[10]基于比例方向閥的氣動位置控制系統(tǒng)控制策略的研究[D]. 查宏民.天津大學(xué) 2005



本文編號：3703892