数字泵控缸位置控制方法研究

论文摘要

目前,液压伺服控制己在自动化领域占有重要位置。液压伺服控制系统逐步向快速、大功率、高精度的方向发展,广泛应用于国防工业和民用工业,液压伺服控制技术越来越受到重视。“数字泵控缸位置控制方法研究”是针对液压缸位置伺服控制技术进行的研究。从控制系统和控制算法两方面探索解决当前液压系统在节能降耗、高精度位置控制和抗干扰能力方面存在的不足。使液压缸位置控制系统不但具有节能降耗意义,而且能实现快速、精确、无超调以及抗干扰能力强的液压缸位置控制。本文所应用的研究方法和所取得的研究成果对同类研究具有参考意义。本文将模糊控制算法引入了闭式双向数字泵控缸系统,使液压缸得到了较理想的位置响应特性曲线的同时,又具有节能意义。根据数字泵控缸的工作原理设计了模糊控制器,其设计利用了MATLAB软件中的Fuzzy控制模块,避免了繁琐的运算和编程。此外,应用MATLAB软件中的Simulink模块进行了模糊控制系统的仿真和分析,从理论上证明了模糊控制算法具有更强的抗干扰能力和更好的适应性。本文对控制器的硬件和软件进行了设计和调试。硬件设计包括以AT89C52单片机为核心的主控板、键盘-LED接口板以及外围电路设计。软件设计包括以c语言编写的主程序、光栅位移信号采集子程序以及模糊控制子程序等。通过KEIL CμV ision2 IDE集成开发环境进行调试和仿真,并进行了系统地调试试验。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 国内外研究现状
• 1.2 研究的目的和意义
• 1.3 课题来源
• 1.4 研究的具体内容
• 1.4.1 数字泵控缸位置控制系统分析
• 1.4.2 系统数学模型的建立
• 1.4.3 控制器算法的设计
• 1.4.4 系统的仿真及试验研究
• 1.4.5 控制器硬软件设计及调试
• 1.5 小结
• 第二章 控制器算法设计
• 2.1 数字泵控缸系统数学模型建立
• 2.2 控制器算法选择
• 2.3 模糊（FUZZY）控制器设计基础
• 2.4 模糊（FUZZY）控制器设计
• 2.4.1 模糊控制器结构设计
• 2.4.2 模糊控制规则设计
• 2.5 小结
• 第三章 控制器硬件设计
• 3.1 主控制模块设计
• 3.2 执行器控制接口模块设计
• 3.2.1 步进电动机控制电路
• 3.2.2 步进电动机行程限位开关控制电路
• 3.2.3 电动机控制电路
• 3.3 数据采集模块设计
• 3.3.1 模数转换（A/D 转换）及通道扩展电路
• 3.3.2 压力信号采集
• 3.3.3 液压缸位置信号采集
• 3.3.4 流量信号采集
• 3.4 人机对话模块设计
• 3.5 小结
• 第四章 控制器软件设计
• 4.1 控制器开发工具
• 4.1.1 硬件开发工具
• 4.1.2 软件开发环境
• 4.2 编程语言
• 4.3 软件设计
• 4.3.1 主程序设计
• 4.3.2 子程序设计
• 4.4 小结
• 第五章 控制系统的仿真
• 5.1 仿真环境
• 5.1.1 Fuzzy 控制工具箱简介
• 5.1.2 Simulink 工具箱简介
• 5.2 系统PID 参数整定
• 5.3 FUZZY控制系统建模
• 5.4 控制系统的SIMULINK 仿真
• 5.5 仿真结果及分析
• 5.6 小结
• 第六章 试验研究
• 6.1 确定脉冲数与数字泵零排量关系
• 6.2 确定脉冲数与工作缸速度关系
• 6.3 液压缸位置控制试验
• 6.4 小结
• 第七章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录 1 控制器硬件电路图
• 附录 2 控制器软件主要程序
• 作者简介