定位器系統(tǒng)是現(xiàn)代氣動(dòng)技術(shù)的重要組成部分。在工作現(xiàn)場(chǎng),考慮到本質(zhì)安全和防爆要求,一般不允許設(shè)置電控氣動(dòng)單元;此外,由于化工、冶金、電力等工作現(xiàn)場(chǎng)條件惡劣,操作人員一般不允許駐留;再加上安裝尺寸的限制,定位器常常不能和氣動(dòng)執(zhí)行元件安裝在一起。所以,在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中常常使用長(zhǎng)配管,將定位器和氣缸等執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)空間分離,再進(jìn)行遠(yuǎn)距離控制。然而,長(zhǎng)配管的引入會(huì)降低系統(tǒng)的控制質(zhì)量。針對(duì)此現(xiàn)象,本文以提高長(zhǎng)配管定位器的控制效果為目標(biāo),經(jīng)過(guò)理論推導(dǎo)、建模仿真和實(shí)驗(yàn),設(shè)計(jì)了基于模糊PID自適應(yīng)控制的長(zhǎng)配管定位器系統(tǒng)的控制算法。本文主要研究長(zhǎng)配管定位器對(duì)不同氣動(dòng)執(zhí)行元件控制效果的改善方法。在不同執(zhí)行器和不同負(fù)載的情況下,本文設(shè)計(jì)的模糊自適應(yīng)PID控制器能使系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時(shí)間縮短至定位器全開(kāi)運(yùn)行時(shí)調(diào)節(jié)時(shí)間的3倍以下,同時(shí)超調(diào)量小于5.5%,穩(wěn)態(tài)誤差小于1%。第一章主要介紹了長(zhǎng)配管定位系統(tǒng)的研究背景及研究現(xiàn)狀、本課題研究的意義和內(nèi)容。第二章在流體力學(xué)基本原理的基礎(chǔ)上,推導(dǎo)了配管瞬變流動(dòng)的連續(xù)方程、動(dòng)量方程,最終得到壓力和流量的偏微分方程組,采取有限體積的方法對(duì)其求解。通過(guò)仿真和實(shí)驗(yàn)對(duì)配管的延遲特性、阻抗特性和容抗特性...

【文章頁(yè)數(shù)】：84 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 課題研究背景
    1.2 課題的研究現(xiàn)狀
        1.2.1 電/氣比例控制閥的研究現(xiàn)狀
        1.2.2 長(zhǎng)配管的研究現(xiàn)狀
        1.2.3 控制策略的研究現(xiàn)狀
    1.3 課題研究的意義和內(nèi)容
        1.3.1 課題研究意義
        1.3.2 課題的主要內(nèi)容
第二章 長(zhǎng)配管特性研究
    2.1 長(zhǎng)配管建模
        2.1.1 連續(xù)方程
        2.1.2 動(dòng)量方程
        2.1.3 方程的簡(jiǎn)化
    2.2 方程的求解
    2.3 配管實(shí)驗(yàn)的仿真與驗(yàn)證
        2.3.1 仿真程序
        2.3.2 實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)
        2.3.3 配管的靜態(tài)實(shí)驗(yàn)
        2.3.4 配管的動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)
    2.4 本章小結(jié)
第三章 氣動(dòng)定位器電/氣比例閥特性研究
    3.1 定位器電/氣比例閥原理說(shuō)明
    3.2 氣動(dòng)定位器的電/氣比例閥建模
        3.2.1 力矩馬達(dá)的數(shù)學(xué)模型
        3.2.2 噴嘴-擋板的數(shù)學(xué)模型
        3.2.3 主閥芯的數(shù)學(xué)模型
    3.3 定位器電/氣比例閥仿真與驗(yàn)證
        3.3.1 仿真參數(shù)
        3.3.2 仿真程序
        3.3.3 噴嘴擋板仿真結(jié)果及驗(yàn)證
        3.3.4 定位器電/氣比例閥仿真結(jié)果及驗(yàn)證
    3.4 本章小結(jié)
第四章 定位器系統(tǒng)的控制算法
    4.1 PID控制的不足
    4.2 自適應(yīng)模糊PID控制器的設(shè)計(jì)
        4.2.1 模糊控制器的原理圖
        4.2.2 模糊自適應(yīng) PID 控制器的輸入和輸出變量的選擇
        4.2.3 模糊自適應(yīng) PID 控制器的結(jié)構(gòu)
        4.2.4 變量的模糊化
        4.2.5 模糊規(guī)則表的建立
        4.2.6 模糊查詢標(biāo)的建立
        4.2.7 模糊自適應(yīng) PID 算法的實(shí)現(xiàn)過(guò)程
    4.4 本章小結(jié)
第五章 定位器系統(tǒng)的實(shí)際實(shí)驗(yàn)
    5.1 實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)和搭建
        5.1.1 實(shí)驗(yàn)臺(tái)的硬件部分設(shè)計(jì)
        5.1.2 系統(tǒng)位置信號(hào)的采集
        5.1.3 系統(tǒng)的采集卡
        5.1.4 系統(tǒng)軟件
    5.2 PID初始參數(shù)的整定方法
    5.3 缸徑為 63mm 氣缸實(shí)驗(yàn)結(jié)果
    5.4 缸徑為 100mm 氣缸實(shí)驗(yàn)結(jié)果
    5.5 本章小結(jié)
結(jié)論與展望
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文與研究成果清單
致謝



本文編號(hào)：3910984