本文關(guān)鍵詞：時延對基于網(wǎng)絡(luò)的電液控制系統(tǒng)分析及其影響研究

  更多相關(guān)文章： 電液控制系統(tǒng) 網(wǎng)絡(luò)傳輸 時延 Smith預(yù)估器 模糊PID CAN總線

【摘要】：網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)被引入電液控制系統(tǒng)后,在數(shù)據(jù)實時傳輸過程中存在網(wǎng)絡(luò)時延、數(shù)據(jù)丟包、時序錯亂等現(xiàn)象,其中時延對系統(tǒng)的影響最大,主要是由網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)時延呈現(xiàn)出可變性、隨機性、不確定性的特性所決定的,嚴重影響著電液控制系統(tǒng)的精度、動態(tài)性能和穩(wěn)定性。 本文重點研究了基于網(wǎng)絡(luò)的電液控制系統(tǒng)的閉環(huán)傳輸時延,系統(tǒng)中智能節(jié)點間傳輸時延的組成和分布,及傳輸時延的隨機性和可變性等特點,建立了存在時延的電液控制系統(tǒng)離散數(shù)學(xué)模型。從網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議、電液控制器和傳感器等智能節(jié)點的驅(qū)動方式、采樣周期的選擇三個方面分析了電液控制系統(tǒng)時延的大小影響因素。以薩澳-丹佛斯工程機械車輛電液位置系統(tǒng)為具體研究對象,在CAN總線網(wǎng)絡(luò)通信條件下,設(shè)置12個智能節(jié)點,其中6個高優(yōu)先級節(jié)點,通過計算得出CAN總線控制的該系統(tǒng)的時延參數(shù)。利用MATLAB/TrueTime工具箱建立仿真模型,仿真研究固定時延和隨機時延對電液控制系統(tǒng)的影響。 針對時延對電液控制系統(tǒng)控制精度和穩(wěn)定性造成的不良影響,傳統(tǒng)的Smith預(yù)估運用到電液控制系統(tǒng)中,需要準(zhǔn)確預(yù)估時延的變化參數(shù)和電液系統(tǒng)的精確模型,然而時延的可變性、隨機性又恰恰實時改變著電液控制系統(tǒng)的工作狀態(tài),實現(xiàn)準(zhǔn)確預(yù)估時延參數(shù)和精準(zhǔn)模型非常困難。本文設(shè)計了基于Smith預(yù)估的模糊控制補償方案,優(yōu)化了Smith預(yù)估補償策略。將模糊控制技術(shù)引入Smith預(yù)估控制技術(shù)中,直接運用于基于網(wǎng)絡(luò)的電液控制系統(tǒng)。實現(xiàn)了Smith預(yù)估控制對電液控制系統(tǒng)的時延參數(shù)變化不敏感的特性,能夠很好的跟隨實際參數(shù)的變化。 最后通過基于CAN總線的薩澳-丹佛斯的工程機械車輛電液位置系統(tǒng)實例仿真,在基于網(wǎng)絡(luò)的電液控制系統(tǒng)中,隨著時延的增大,系統(tǒng)的超調(diào)量明顯增大,調(diào)節(jié)時間過長,當(dāng)時延增加到11ms時,電液控制系統(tǒng)呈現(xiàn)出不穩(wěn)定的狀態(tài),且在總時延一定的情況下,電液控制器到執(zhí)行器時延所占比重越大,對電液控制系統(tǒng)造成的破壞也越嚴重。驗證了Smith預(yù)估模糊控制方法的有效性和可行性。仿真結(jié)果表明,基于Smith的預(yù)估模糊控制方案對基于網(wǎng)絡(luò)控制的電液控制系統(tǒng)的固定時延、隨機時延都有很好的補償效果。
【關(guān)鍵詞】：電液控制系統(tǒng) 網(wǎng)絡(luò)傳輸 時延 Smith預(yù)估器 模糊PID CAN總線
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TH137;TP273
【目錄】：

• 摘要7-8
• Abstract8-10
• 第一章 緒論10-17
• 1.1 課題研究背景及意義10
• 1.2 基于網(wǎng)絡(luò)的電液控制系統(tǒng)概述10-13
• 1.2.1 基于網(wǎng)絡(luò)的電液控制系統(tǒng)特點11-12
• 1.2.2 基于網(wǎng)絡(luò)的電液控制系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)12-13
• 1.3 基于網(wǎng)絡(luò)的電液控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸問題13-15
• 1.4 基于網(wǎng)絡(luò)的電液控制系統(tǒng)時延問題研究現(xiàn)狀15-16
• 1.4.1 國內(nèi)外研究方法與研究思路15
• 1.4.2 國內(nèi)外時延補償研究現(xiàn)狀15-16
• 1.5 本文的主要研究內(nèi)容16-17
• 第二章 基于網(wǎng)絡(luò)的電液控制系統(tǒng)時延分布、組成17-28
• 2.1 基于網(wǎng)絡(luò)的電液控制系統(tǒng)時延分析17-19
• 2.1.1 時延產(chǎn)生的原因17-18
• 2.1.2 基于網(wǎng)絡(luò)的電液控制系統(tǒng)時延的組成18-19
• 2.2 基于網(wǎng)絡(luò)的電液控制系統(tǒng)傳輸時延特性分析19-21
• 2.3 影響電液控制系統(tǒng)時延大小的因素分析21-27
• 2.3.1 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議對時延的影響21-23
• 2.3.2 節(jié)點驅(qū)動方式對時延的影響23-24
• 2.3.3 采樣周期對電液控制系統(tǒng)時延的影響24-27
• 2.4 本章小結(jié)27-28
• 第三章 基于CAN總線網(wǎng)絡(luò)的電液控制系統(tǒng)設(shè)計28-36
• 3.1 基于CAN總線的電液控制系統(tǒng)工作原理28-29
• 3.2 基于CAN總線的電液控制系統(tǒng)組成介紹29-31
• 3.2.1 基于CAN總線的通訊轉(zhuǎn)換器29-30
• 3.2.2 基于CAN總線的薩澳-丹佛斯MC050-010電液控制器30
• 3.2.3 基于CAN總線的PVE閥30-31
• 3.3 電液位置系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型31-34
• 3.4 CAN總線的信號傳輸方式34
• 3.5 CAN總線電液控制系統(tǒng)時延參數(shù)計算34-35
• 3.6 本章小結(jié)35-36
• 第四章 時延對電液控制系統(tǒng)的影響研究36-46
• 4.1 存在時延的電液閉環(huán)控制系統(tǒng)模型36-38
• 4.2 時延導(dǎo)致的電液控制系統(tǒng)的誤差分析38-39
• 4.3 基于TrueTime工具箱的電液控制系統(tǒng)仿真平臺的建立39-43
• 4.3.1 TrueTime Kernel實時內(nèi)核模塊40
• 4.3.2 TrueTime Network網(wǎng)絡(luò)模塊40-41
• 4.3.3 基于CAN總線電液控制系統(tǒng)TrueTime仿真設(shè)計41-43
• 4.4 基于CAN總線電液控制系統(tǒng)仿真分析43-45
• 4.5 本章小結(jié)45-46
• 第五章 基于網(wǎng)絡(luò)的電液控制系統(tǒng)時延補償方法的研究46-58
• 5.1 基于網(wǎng)絡(luò)的電液控制系統(tǒng)時延特性分析46
• 5.2 Smith預(yù)估補償原理46-48
• 5.3 Smith預(yù)估補償器的計算機控制系統(tǒng)48-49
• 5.4 電液控制系統(tǒng)Smith預(yù)估時延補償控制49-53
• 5.4.1 電液控制系統(tǒng)Smith預(yù)估時延補償控制原理49-50
• 5.4.2 仿真設(shè)計與分析50-53
• 5.5 Smith預(yù)估模糊PID控制補償53-57
• 5.5.1 Smith預(yù)估模糊PID控制的工作原理54-55
• 5.5.2 仿真設(shè)計與分析55-57
• 5.6 本章小結(jié)57-58
• 結(jié)論與展望58-59
• 參考文獻59-63
• 致謝63-64
• 附錄A 攻讀學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄64-65
• 附錄B 科研實踐65

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