论文摘要
随着液压伺服控制技术的发展和应用领域的不断扩大,对液压伺服系统的控制要求也越来越高。液压伺服系统是一个时滞、非线性的复杂系统,并且系统中常存在不可预测的干扰,容易产生超调甚至振荡。因此研究合适的控制策略对提高系统控制精度有重要的意义。本文以上海贝加莱公司的注塑机液压伺服控制为背景展开课题研究,通过流体力学和经典控制理论建立了伺服阀和阀控液压缸的数学模型,进而推导出位置伺服系统、速度伺服系统的数学模型,并分析了系统的稳定性以及存在的各种误差影响因素。在此基础上,结合注塑机中的液压系统,介绍了注塑过程中的开合模、锁模、注射和保压等概念。在开合模阶段,主要分析了速度闭环控制和速度分段控制方案。注射阶段主要对注射速度、压力的变化和相互影响进行了分析,同时重点分析了切换时间对压力的影响。此外,本文还给出了分级注射的实现方法。在注塑机液压伺服系统中,由于流体传动、液压油的泄漏等因素都会使速度和压力受到时滞、非线性的影响,所以研究适用于此系统的控制策略是必要的,也是具有现实意义的。常规的PID控制器在线性系统控制上有不错的效果,但是在注塑机的液压伺服系统上,由于存在非线性和模型时变的现象,控制效果并不理想。本文通过研究模糊控制理论和模糊控制器的设计方法,在PID控制器中引入模糊控制,来实时修正PID控制器的三个参数,从而实现PID参数自调整。随着时间的变化,注塑机液压系统也发生变化,由于常规模糊PID控制器中的量化因子和隶属函数等是固定不变的,控制器的实时性和适用性将会受到很大制约,控制性能和控制精度也必然受到影响。因此,本文在模糊PID控制器中引入了可进行调整的参数,改变这些参数就可以根据系统变化来实时地改变模糊控制中的量化因子以及隶属函数等。本文设计的带有可调参数的模糊PID控制器,不但弥补了PID控制器的参数不能根据工况实时调整的不足,也消除了模糊控制器中存在的静差,并通过引入调整参数增加了控制器的自适应性。最后Matlab中的仿真和在注塑机中进行的试验结果,证明了该控制方法相比常规PID控制稳定性更好、精度更高且具有很好的实用性。