氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)由于價(jià)格低廉、結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、無污染等優(yōu)點(diǎn),在工廠自動(dòng)化和機(jī)器人驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。由于氣動(dòng)系統(tǒng)的一些固有特點(diǎn),如氣體的可壓縮性、閥的非線性、氣缸的摩擦力特性以及系統(tǒng)參數(shù)易受環(huán)境的影響等,這些特點(diǎn)在很大程度上增加了氣動(dòng)位置控制系統(tǒng)的控制難度,很難滿足工業(yè)上高精度的定位要求。本文對(duì)由比例方向閥和單活塞桿氣缸組成的氣動(dòng)位置系統(tǒng)特性進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上,通過對(duì)控制策略的理論研究和仿真分析,實(shí)現(xiàn)了氣動(dòng)位置系統(tǒng)的高精度控制。首先,建立了閥控缸系統(tǒng)的非線性數(shù)學(xué)模型,對(duì)系統(tǒng)特性進(jìn)行了研究,討論了系統(tǒng)參數(shù)對(duì)系統(tǒng)特性的影響;在此基礎(chǔ)上,對(duì)氣動(dòng)比例位置系統(tǒng)進(jìn)行了相應(yīng)的控制策略的研究。提出了本文采用的控制策略:步進(jìn)PID控制和模糊自適應(yīng)PID控制。步進(jìn)PID控制使輸入信號(hào)一步一步地逼近所要求的位置,使運(yùn)行對(duì)象平穩(wěn),適合高精度定位系統(tǒng)的定位要求。模糊PID控制應(yīng)用模糊推理的方法,實(shí)現(xiàn)PID參數(shù)的在線自調(diào)整,能夠達(dá)到參數(shù)kp,ki,kd取值的動(dòng)態(tài)變化,使系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過程各階段的PID參數(shù)處于最佳狀態(tài),以獲得滿意的控制效果。其次,應(yīng)用MATLAB/Simulink,設(shè)計(jì)了本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的仿真界面... 

【文章來源】：天津大學(xué)天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
中文摘要
英文摘要
第一章 緒論
    1.1 課題研究背景
    1.2 國內(nèi)外研究概況
        1.2.1 系統(tǒng)基本特性研究
        1.2.2 控制元件和執(zhí)行元件的研究
            1.2.2.1 執(zhí)行元件的研究
            1.2.2.2 控制元件的研究
        1.2.3 控制策略的研究
            1.2.3.1 基于BP 網(wǎng)絡(luò)的PID 控制
            1.2.3.2 針對(duì)摩擦力的控制策略
            1.2.3.3 針對(duì)系統(tǒng)強(qiáng)非線性的控制策略
            1.2.3.4 針對(duì)運(yùn)行條件變化以及建模不準(zhǔn)確的控制策略
            1.2.3.5 最優(yōu)理論的應(yīng)用
            1.2.3.6 避免繁瑣的建模分析和控制器設(shè)計(jì)
            1.2.3.7 開關(guān)閥控制系統(tǒng)的紋波問題
    1.3 課題研究的意義
    1.4 課題研究的主要內(nèi)容
第二章 氣動(dòng)比例位置系統(tǒng)的數(shù)學(xué)建模
    2.1 系統(tǒng)概述
    2.2 系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的推導(dǎo)
        2.2.1 氣動(dòng)動(dòng)力機(jī)構(gòu)的建模
            2.2.1.1 比例閥的流量連續(xù)性方程
            2.2.1.2 比例閥的閥口流量方程
            2.2.1.3 系統(tǒng)摩擦力特性
            2.2.1.4 氣缸活塞力平衡方程
            2.2.1.5 閥控缸系統(tǒng)的方塊圖
            2.2.1.6 系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)
        2.2.2 比例閥的數(shù)學(xué)模型
        2.2.3 氣動(dòng)比例位置系統(tǒng)的總模型
        2.2.4 本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型
    2.3 氣動(dòng)比例位置系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析
        2.3.1 速度放大系數(shù)
        2.3.2 氣動(dòng)固有頻率
        2.3.3 氣動(dòng)阻尼比
    2.4 小結(jié)
第三章 控制策略研究
    3.1 流體控制策略概述
        3.1.1 PID 控制
        3.1.2 自適應(yīng)控制
        3.1.3 魯棒控制
            3.1.3.1 變結(jié)構(gòu)控制(VSC)
            3.1.3.2 H_∞控制
        3.1.4 智能控制
            3.1.4.1 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(NNC)
            3.1.4.2 模糊控制
    3.2 PID 控制原理及算法
        3.2.1 PID 控制原理
        3.2.2 數(shù)字PID 控制算法
            3.2.2.1 位置式PID 控制算法
            3.2.2.2 增量式PID 控制算法
    3.3 氣動(dòng)比例位置控制策略研究與開發(fā)
        3.3.1 步進(jìn)式PID 控制
            3.3.1.1 基本描述
            3.3.1.2 PID 參數(shù)初值的確定
            3.3.1.3 PID 參數(shù)的優(yōu)化
        3.3.2 模糊自適應(yīng)PID 控制
            3.3.2.1 模糊控制器的設(shè)計(jì)
    3.4 小結(jié)
第四章 MATLAB 界面設(shè)計(jì)與仿真分析
    4.1 MATLAB 簡介
    4.2 MATLAB 圖形用戶界面
        4.2.1 系統(tǒng)參數(shù)輸入
        4.2.2 時(shí)域分析
        4.2.3 頻域分析
        4.2.4 步進(jìn)PID 仿真
            4.2.4.1 PID 仿真結(jié)果分析
            4.2.4.2 PID 參數(shù)的優(yōu)化
            4.2.4.3 定位誤差分析
        4.2.5 自適應(yīng)模糊PID 仿真
    4.3 小結(jié)
第五章 氣動(dòng)比例位置系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)仿真
    5.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)硬件組成
    5.2 動(dòng)態(tài)仿真軟件概述
    5.3 氣動(dòng)比例位置系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真界面
第六章 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
作者碩士期間發(fā)表論文和參加的科研項(xiàng)目
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號(hào)：3459859