电液伺服系统力—位置切换控制研究

论文摘要

电液伺服系统需要进行位置控制与力控制切换的场合越来越多,当两者相互切换时会产生系统参数跳变及其抖动等不良影响,严重地影响了电液伺服系统的性能。因此,研究力和位置平顺切换控制方法是伺服控制技术需要解决的问题之一。本文以电液伺服系统综合实验台为研究对象,进行力-位置切换控制方法研究,以实现电液伺服系统力-位置控制的平顺切换,基于伺服控制理论,建立阀控缸电液伺服实验台伺服阀、液压缸、伺服放大器、及传感器的数学模型,进而得到电液位置伺服系统和电液力伺服系统的数学模型,为平顺切换提供了前提条件。为解决多控制量转换问题,提出力和位置模糊切换控制方案。在液压缸接触到受力物体时检测力信号的变化,设计模糊控制器,以达到非线性时变系统力控制要求；在脱离受力物体时检测位置信号变化,设计PID控制器,以达到对液压缸位置的精确控制要求。根据反馈力的变化规律,控制修正因子,实现模糊切换,来解决切换时系统参数跳变及其抖动问题。为了验证算法的可行性,分别建立PID位置控制器、模糊力控制器及力-位置模糊切换控制器,并将其应用于电液伺服系统进行仿真分析。在MATLAB/SIMULINK的环境下,利用RTW实时视窗来完成电液伺服系统力和位置的实时控制。将所提出的控制方法应用到电液伺服系统综合实验台上进行实时实验,以验证力-位置模糊切换控制器控制策略的可行性及电液伺服系统数学模型的准确性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题来源
• 1.2 课题研究的背景和意义
• 1.3 国内外研究现状
• 1.4 电液伺服控制系统概述
• 1.4.1 电液伺服控制系统的组成及原理
• 1.4.2 电液伺服控制系统的发展
• 1.5 控制理论概述
• 1.5.1 经典控制理论
• 1.5.2 智能控制理论
• 1.6 本文的主要研究内容
• 第2章 电液伺服系统数学模型的建立
• 2.1 阀控缸的基本结构及参数
• 2.2 电液伺服系统模型建立
• 2.2.1 伺服阀模型建立
• 2.2.2 液压缸模型建立
• 2.2.3 伺服放大器模型建立
• 2.2.4 传感器模型建立
• 2.3 电液位置伺服系统传递函数
• 2.4 电液力伺服系统传递函数
• 2.5 本章小结
• 第3章 力-位置切换控制器的设计
• 3.1 总体控制方案设计
• 3.2 位置控制器的设计
• 3.2.1 PID控制器的结构
• 3.2.2 数字PID控制算法
• 3.2.3 PID的控制策略
• 3.3 力控制器的设计
• 3.3.1 模糊控制器的结构
• 3.3.2 模糊控制隶属度函数
• 3.3.3 模糊控制规则
• 3.4 力-位置切换控制器的设计
• 3.4.1 模糊切换方案
• 3.4.2 模糊切换控制器的设计
• 3.5 本章小结
• 第4章 力-位置切换控制的仿真和分析
• 4.1 液压伺服系统仿真步骤
• 4.2 SIMULINK仿真工具
• 4.3 力-位置切换控制的仿真研究及结果分析
• 4.3.1 位置控制的仿真研究
• 4.3.2 力控制的仿真研究
• 4.3.3 力-位置切换控制的仿真研究
• 4.4 本章小结
• 第5章 实验及结果分析
• 5.1 实验系统的组成及功能
• 5.2 基于RTW实时控制的研究
• 5.2.1 RTW的功能
• 5.2.2 控制模型
• 5.2.3 控制过程
• 5.3 实验结果及分析
• 5.3.1 位置控制的实验结果
• 5.3.2 力控制的实验结果
• 5.3.3 力-位置切换控制的实验结果
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢