一种电液比例阀的模糊PID控制技术研究

论文摘要

随着客户个性化要求及船用起重机功能的扩展,对控制系统提出了更高的要求。要求控制系统快速响应、速度控制准确、机构动作平稳、减少动载荷等等。然而在船用起重机中,工况复杂,执行系统庞大,人员操作习惯不一等因素,导致其控制系统特性是非线性的、时变的、大惯性的,传统的控制方式难以达到控制要求。本课题设计一种模糊PID的控制电液比例阀的方式,克服传统控制缺陷,实现船用起重机主起升速度的智能控制。本文以船用起重机电液比例阀为研究对象,以控制船用起重机主起升速度为控制对象,在深入分析船用起重机主起升速度控制系统非线性、时变性和大惯性的特点后,应用模糊理论提出模糊PID控制策略,设计模糊PID控制器,并将其与常规PID控制、模糊控制策略进行MATLAB仿真,比较论证3种控制方式。用工程机械专用控制器编写模糊PID控制程序,应用于产品样机调试中。计算机仿真和应用结果表明:与常规PID控制、模糊控制策略相比,模糊智能PID控制具有实时性好、响应快、超调小、方法简单、控制准确的特点,从而减小了臂架动载荷,减少起升速度稳定时间,降低了起升速度的峰值,减少了液压系统的压力冲击,提高了控制性能,满足了系统控制要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 船用起重机综述
• 1.1.1 概述
• 1.1.2 国内船舶船用起重机研发现状
• 1.1.3 国外船用起重机研发现状
• 1.2 船用起重机工作原理及控制系统特点
• 1.2.1 主要结构介绍
• 1.2.2 电液控制系统介绍及控制特点
• 1.3 电液控制技术及其在本课题中的应用
• 1.3.1 电液比例技术发展概况
• 1.3.2 电液比例控制的特点及应用
• 1.3.3 电液比例速度控制系统特点及原理
• 1.4 本文研究工作的内容及意义
• 1.4.1 选题背景和意义
• 1.4.2 工作内容
• 1.5 本文的组织安排
• 2 模糊控制及其PID控制
• 2.1 模糊控制原理
• 2.1.1 模糊控制的发展及特点
• 2.1.2 模糊控制理论基础
• 2.1.3 常规模糊控制器设计步骤
• 2.1.4 模糊控制的局限性
• 2.2 PID控制原理
• 2.2.2 PID控制基本知识
• 2.2.3 PID控制规律的选择
• 2.2.4 数字PID控制方法
• 2.2.5 PID参数调整
• 2.2.6 PID控制器的局限性和发展趋势
• 3 模糊PID控制器设计
• 3.1 模糊PD控制器概述
• 3.2 模糊PDI参数自整定控制器的算法设计
• 3.2.1 模糊PID控制器结构
• 3.2.2 模糊化
• 3.2.3 模糊推理及知识库
• 3.2.4 反模糊化
• 3.2.5 PID控制算法
• 3.3 本章小结
• 4 船用起重机主起升液压系统建模和仿真
• 4.1 液压系统介绍
• 4.2 MATLAB仿真与结果分析
• 4.2.1 引言
• 4.2.2 MATLAB常规模糊控制器的设计步骤
• 4.2.3 常规PID控制仿真
• 4.2.4 模糊控制仿真
• 4.2.5 模糊PID仿真
• 4.2.6 仿真结论
• 4.3 本章小结
• 5 船用起重机电液比例阀模糊PID控制实现
• 5.1 电路实现及硬件连接
• 5.2 EPEC2024控制器介绍
• 5.3 程序实现
• 5.4 数据采集及分析
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢