电磁阀测试系统压力控制方法的研究

电磁阀测试系统压力控制方法的研究

论文摘要

电磁阀是液压系统中一关键的控制元件,对整个设备性能的可靠性和自动化程度都有决定性的作用,所以,电磁阀工作的可靠性和各项性能的测试是至关重要的,基于此,我们设计出了电磁阀测试系统,该测试系统可以对电磁阀进行动作实验、密封实验、泄漏实验及寿命实验等。在各项测试中,有一关键的要求就是控制某特定压力值一定时间,针对此要求,进行了本课题的研究。研究了电磁阀测试系统工作过程和控制系统,设计选择了该系统的关键元器件。并在对其工作原理进行详细分析的基础上,在对系统进行适当简化后建立了该测试系统压力的数学模型。利用AMESim仿真软件对该测试系统整体进行了可视化建模,并用该模型对该测试系统进行了分析。针对本测试系统变压力的特殊要求,本文吸取模糊控制和PID控制各自的优点,采用了模糊PID控制策略对其进行控制。用模糊控制和PID控制的不同组合形式,得出模糊增益自调整PID控制和模糊PID复合控制两种不同的模糊PID控制器,并分别介绍了其工作原理和特点。模糊增益自调整PID控制能够根据系统的误差和误差变化率自动调整PID控制器的三个参数,使其适应系统参数变化;模糊PID复合控制是通过模糊控制器和PID控制器的综合输出来提高系统的精度和响应速度,并能适应参数的一定变化。依照上述理论建立了本测试系统的模糊控制、PID控制以及两种模糊PID控制器,并通过联合Matlab/Simulink和AMESim进行仿真实验,分别给定5Bar、15Bar、25Bar这三个比较有代表性的目标值进行变压力仿真实验,最终分析比较得出适合本测试系统压力控制的最佳控制策略。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  • 1.1 课题的背景
  • 1.2 课题的意义
  • 1.3 国内外研究现状
  • 1.4 本文主要研究内容
  • 第2章 电磁阀测试系统原理及设计
  • 2.1 测试系统结构组成
  • 2.2 测试系统工作过程
  • 2.3 测试系统压力调节原理及关键元件的选择
  • 2.3.1 压力调节控制原理
  • 2.3.2 液压泵与电机的选定
  • 2.3.3 蓄能器的选定
  • 2.3.4 压力传感器的选定
  • 2.4 测试系统控制系统原理及设计
  • 2.4.1 数据采集卡的选择
  • 2.4.2 上位机和下位机的选择
  • 2.4.3 上位机和下位机通信
  • 第3章 电磁阀测试系统压力数学模型的建立
  • 3.1 液压系统建模
  • 3.1.1 液压系统的描述及其特性
  • 3.1.2 电磁阀测试系统建模方法选择
  • 3.1.3 常用液压系统子模型
  • 3.2 本测试系统参数辨识方法研究
  • 3.3 本测试系统压力数学模型的建立
  • 3.3.1 系统的简单分析
  • 3.3.2 建立压力控制系统数学模型
  • 第4章 测试系统AMESim仿真模型的建立
  • 4.1 仿真软件AMESIM概述
  • 4.2 AMESim模型的建立
  • 4.2.1 模型设计
  • 4.2.2 物理模型的选择
  • 4.2.3 数学模型的选择
  • 4.2.4 参数设置
  • 4.3 系统仿真
  • 4.4 AMESim与Matlab/Simulink联合仿真技术应用研究
  • 4.4.1 用途与特点
  • 4.4.2 实现方法
  • 4.4.3 联合仿真中需要注意的关键问题
  • 第5章 模糊PID控制理论基础
  • 5.1 引言
  • 5.2 PID控制技术
  • 5.2.1 PID控制的基本原理
  • 5.2.2 数字PID控制算法
  • 5.3 模糊控制
  • 5.3.1 模糊控制产生的历史背景
  • 5.3.2 Mamdani和Takagi-Sugeno模糊模型
  • 5.3.3 模糊控制器设计方法
  • 5.3.4 模糊控制器的特点
  • 5.4 模糊PID控制
  • 5.4.1 模糊控制器设计算法1—模糊PID复合控制
  • 5.4.2 模糊控制器设计算法2—模糊增益自调整PID控制
  • 5.5 本章小结
  • 第6章 电磁阀测试系统压力模糊PID控制器的设计
  • 6.1 引言
  • 6.2 测试系统压力AMESim仿真模型的建立
  • 6.3 测试系统压力模糊控制器的设计及仿真
  • 6.3.1 控制器的结构选定
  • 6.3.2 模糊控制的输入量
  • 6.3.3 模糊控制器的输出量
  • 6.3.4 合成算法的设计和控制表的求取
  • 6.3.5 仿真过程
  • 6.3.6 结果分析
  • 6.4 测试系统压力常规PID控制器设计及其仿真
  • 6.5 测试系统压力模糊PID复合控制器的设计及仿真
  • 6.6 测试系统压力模糊增益自调整PID控制器的设计及仿真
  • 6.6.1 模糊自适应PID控制器结构
  • 6.6.2 PID参数对PID控制性能的影响
  • 6.6.3 PID参数调整的模糊规则表建立
  • 6.6.4 仿真实验及结果分析
  • 6.7 仿真结果分析与对比
  • 第7章 结论
  • 参考文献
  • 致谢
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