本文選題：液壓促動(dòng)器　切入點(diǎn)：鍵合圖　出處：《天津大學(xué)》2016年碩士論文

【摘要】：本文針對(duì)應(yīng)用于500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡主動(dòng)反射面系統(tǒng)中的促動(dòng)器特性不完善的問題,以實(shí)現(xiàn)機(jī)電液系統(tǒng)集成化、輕量化、自動(dòng)化、智能化為目的,研制了一種新型的液壓促動(dòng)器。為了滿足主動(dòng)反射面索網(wǎng)節(jié)點(diǎn)位置和速度控制的要求,提高主動(dòng)反射面系統(tǒng)在天文觀測(cè)時(shí)的控制精度,重點(diǎn)對(duì)液壓促動(dòng)器的功能實(shí)現(xiàn)過程、動(dòng)態(tài)特性、控制策略和調(diào)節(jié)機(jī)制等進(jìn)行了研究,并將所研制的液壓促動(dòng)器應(yīng)用于工程實(shí)際。液壓促動(dòng)器的動(dòng)態(tài)特性受到機(jī)械、液壓、電氣系統(tǒng)等多個(gè)物理過程相互作用的影響。因此,該系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立需要借助一個(gè)統(tǒng)一的方法來描述系統(tǒng)中所存在的非線性特征。功率鍵合圖方法非常適用于多個(gè)物理過程相互作用的非線性系統(tǒng)建模。本文利用功率鍵合圖方法建立了液壓促動(dòng)器的非線性數(shù)學(xué)模型,將整個(gè)系統(tǒng)分解成若干個(gè)進(jìn)行能量交換的子系統(tǒng),將泵控差動(dòng)缸機(jī)液系統(tǒng)與電機(jī)的電氣系統(tǒng)相結(jié)合,對(duì)閉環(huán)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)進(jìn)行分析。推導(dǎo)了系統(tǒng)的狀態(tài)空間表達(dá)式,著重研究幾個(gè)影響系統(tǒng)性能的主要因素,并將閉環(huán)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)一步簡(jiǎn)化,為后續(xù)計(jì)算機(jī)處理仿真模型提供了保障和理論基礎(chǔ)。針對(duì)傳統(tǒng)PID控制策略對(duì)該液壓促動(dòng)器進(jìn)行控制難以獲得理想控制精度的問題,本文將灰色預(yù)測(cè)模型應(yīng)用到傳統(tǒng)PID控制中,并在前人經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn),提出一種新型的步長(zhǎng)調(diào)整機(jī)制,在簡(jiǎn)化以往調(diào)整機(jī)制復(fù)雜性、不確定性和耗時(shí)性的同時(shí),很好地解決了促動(dòng)器在換源和掃描跟蹤等天文觀測(cè)時(shí)的控制精度,滿足FAST工程主動(dòng)反射面索網(wǎng)節(jié)點(diǎn)位置控制精度和響應(yīng)速度的要求。最后,對(duì)液壓促動(dòng)器進(jìn)行了計(jì)算機(jī)仿真和實(shí)驗(yàn)分析,對(duì)比了傳統(tǒng)PID控制策略和引入新調(diào)節(jié)機(jī)制的灰色預(yù)測(cè)PID控制策略的控制效果,進(jìn)一步評(píng)估和驗(yàn)證所提出的控制方法的有效性,具有明顯的工程實(shí)際意義。
[Abstract]:In order to realize the integration, lightweight, automatization and intelligentization of electromechanical hydraulic system, this paper aims at solving the problem that the actuators used in the active reflector system of the 500m spherical radio telescope are imperfect, and the aim is to realize the integration, lightweight, automation and intelligence of the electrohydraulic system. A new type of hydraulic actuator is developed. In order to meet the requirements of the position and speed control of the cable network node of the active reflector, and to improve the control accuracy of the active reflector system in astronomical observation, the emphasis is placed on the realization of the function of the hydraulic actuator. The dynamic characteristics, control strategy and regulation mechanism are studied, and the developed hydraulic actuators are applied to engineering practice. The dynamic characteristics of the hydraulic actuators are subjected to mechanical, hydraulic, hydraulic, The interaction of multiple physical processes, such as electrical systems. The mathematical model of the system needs a unified method to describe the nonlinear characteristics of the system. The power bond graph method is very suitable for modeling nonlinear systems with multiple physical processes. The nonlinear mathematical model of the hydraulic actuator is established by using the power bond graph method. The whole system is decomposed into several subsystems for energy exchange. The dynamic response of the closed loop system is analyzed by combining the pump controlled differential cylinder machine hydraulic system with the electrical system of the motor. The state space expression of the system is derived. Several main factors affecting the performance of the system are studied, and the mathematical model of the closed-loop system is further simplified. This paper provides a guarantee and theoretical basis for the subsequent computer simulation model. Aiming at the problem that it is difficult for the traditional PID control strategy to control the hydraulic actuator, it is difficult to obtain the ideal control precision. In this paper, the grey prediction model is applied to the traditional PID control. Based on the previous experience, a new step size adjustment mechanism is proposed, which simplifies the complexity, uncertainty and time consuming of the previous adjustment mechanism. The control accuracy of actuators in astronomical observation such as source changing and scanning tracking is well solved, and the position control accuracy and response speed of cable network nodes on active reflector of FAST engineering are satisfied. Finally, The computer simulation and experimental analysis of hydraulic actuator are carried out. The control effects of traditional PID control strategy and grey predictive PID control strategy with new regulation mechanism are compared, and the effectiveness of the proposed control method is further evaluated and verified. It has obvious practical significance in engineering.
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TH751;TH137

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本文編號(hào)：1684900