本文關鍵詞：反饋通道含有間隙非線性對電液位置伺服系統(tǒng)影響的分析及補償

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【摘要】：當電液位置伺服系統(tǒng)的位置反饋采用外置式反饋傳感器時,因安裝、磨損、沖擊等原因,液壓缸活塞桿與位移傳感器連接部分出現間隙,造成電液位置伺服系統(tǒng)反饋通道間隙非線性,影響系統(tǒng)的控制精度、沖擊和穩(wěn)定性,使得系統(tǒng)不能穩(wěn)定工作。針對反饋通道中存在的間隙,根據電液位置伺服系統(tǒng)輸入輸出特性和低阻尼特性,以遲滯間隙模型對反饋通道間隙進行描述;建立了反饋通道含間隙的電液位置伺服系統(tǒng)的模型;利用Matlab/Simulink對含不同尺寸間隙值的電液位置伺服系統(tǒng)進行了仿真分析研究,仿真結果表明:(1)隨著反饋通道間隙的增大,系統(tǒng)單位階躍響應調節(jié)時間相應增大,振蕩越劇烈;(2)當反饋通道間隙值增大至0.08mm時,出現極限環(huán)振蕩,系統(tǒng)不能穩(wěn)定工作。(3)當反饋通道間隙值增大至0.1mm時,系統(tǒng)的超調量從37.08%增加到43.85%。設計了間隙非線性的補償算法:利用前后兩次采樣的位移差值和位移變化率將整個控制過程分為上升階段、間隙階段、剛進入穩(wěn)態(tài)階段、穩(wěn)態(tài)階段4種狀態(tài);在此基礎上對電液位置伺服系統(tǒng)反饋通道間隙狀態(tài)進行判斷,通過實驗試湊法得出間隙階段和不在間隙階段的PID控制參數,通過給適合不同階段的PID控制參數,進而達到對間隙補償效果。進行了不同間隙值時電液位置伺服系統(tǒng)的階躍響應實驗,對仿真結果和補償算法進行驗證,考慮到具體實驗過程中無法精確的設置0mm—0.1mm的間隙值,故將間隙夸大的設置為1mm-3mm進行初步的實驗驗證,實驗結果表明:當反饋通道不存在間隙時,電液位置伺服系統(tǒng)的階躍響應幾乎不存在穩(wěn)態(tài)誤差和極限環(huán)振蕩;當反饋通道間隙從1mm增大至3mm時,電液位置伺服系統(tǒng)的階躍響應的超調量顯著增大,出現極限環(huán)振蕩,而且隨著間隙的增大,極限環(huán)振蕩的頻率在降低;采用本文提出的間隙補償算法為控制算法進行的實驗時,電液位置伺服系統(tǒng)的階躍響應的超調量下降明顯,甚至消失,基本抑制了極限環(huán)振蕩現象的出現,補償效果明顯。設計了反饋通道間隙對電液位置伺服系統(tǒng)影響實驗研究方案,從PLC的循環(huán)掃描時間和實現復雜算法角度驗證PLC作為本實驗控制器的可能性,選取PLC作為實驗的控制器,并使用梯形圖編寫了控制算法和補償控制算法,利用LabVIEW軟件設計了人機界面,利用Host Link通信協議實現了上位機與Omron CP1H-XA PLC的參數傳遞,設計了反饋通道間隙的調節(jié)裝置和測量裝置。
【關鍵詞】：反饋通道 間隙非線性 PLC 補償辦法
【學位授予單位】：蘭州理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TH137;TP273
【目錄】：

• 摘要7-8
• Abstract8-10
• 第1章 緒論10-17
• 1.1 課題來源10
• 1.2 課題研究背景及意義10-11
• 1.3 國內外研究現狀11-16
• 1.3.1 間隙的國外研究現狀11-13
• 1.3.2 間隙的國內研究現狀13-16
• 1.4 論文主要內容16-17
• 第2章 反饋通道含有間隙的電液位置伺服系統(tǒng)模型建立及仿真分析17-26
• 2.1 電液位置伺服系統(tǒng)中的間隙分析17-19
• 2.2 反饋通道含間隙的電液位置伺服系統(tǒng)模型建立19-22
• 2.2.1 閥控缸模型19-21
• 2.2.2 反饋通道間隙分析21-22
• 2.2.3 電液位置伺服系統(tǒng)仿真模型建立22
• 2.3 電液位置伺服系統(tǒng)動態(tài)響應仿真分析22-25
• 2.4 本章小結25-26
• 第3章 反饋通道含間隙非線性的電液位置伺服系統(tǒng)補償方法26-30
• 3.1 電液位置伺服系統(tǒng)反饋通道間隙狀態(tài)判別方法26-27
• 3.2 反饋通道間隙非線性補償算法設計思路27-28
• 3.3 本章小結28-30
• 第4章 反饋通道含有間隙非線性的電液位置伺服系統(tǒng)實驗研究30-55
• 4.1 反饋通道含間隙的電液位置伺服系統(tǒng)實驗方案30-31
• 4.2 反饋通道含有間隙的電液位置伺服系統(tǒng)實驗臺組成31-32
• 4.2.1 電液位置伺服系統(tǒng)實驗臺31-32
• 4.2.2 關鍵元器件選型32
• 4.3 反饋通道間隙的調節(jié)與測量裝置設計32-35
• 4.3.1 反饋通道間隙調節(jié)裝置32-34
• 4.3.2 反饋通道間隙測量裝置34-35
• 4.4 反饋通道含間隙的電液位置伺服系統(tǒng)控制算法實現35-46
• 4.4.1 電液位置伺服系統(tǒng)控制器選型35-39
• 4.4.2 基于PLC梯形圖的常規(guī)PID算法實現39-45
• 4.4.3 基于PLC梯形圖的間隙補償算法實現45-46
• 4.5 上位機與PLC控制器參數傳遞實現46-49
• 4.6 反饋通道間隙對電液位置伺服系統(tǒng)影響的實驗結果49-54
• 4.6.1 PID控制參數調節(jié)51
• 4.6.2 常規(guī)PID控制算法實驗結果51-53
• 4.6.3 補償控制算法實驗結果53-54
• 4.7 本章小結54-55
• 總結與展望55-57
• 1 總結55
• 2 展望55-57
• 參考文獻57-60
• 致謝60-61
• 附錄A 攻讀學位期間所發(fā)表的學術論文目錄61-62
• 附錄B 科研實踐62

【參考文獻】

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本文編號：839722