倒棱机伺服系统控制方法研究

论文摘要

电液伺服系统输出力大，响应速度快，因此在许多领域有所应用，倒棱机控制系统采用电液伺服系统。众所周知，对于电液伺服控制系统，伺服阀节流方程的非线性使得系统在忽略滞环、死区等非线性因素外，系统仍然呈非线性特性，而且干扰的时变性及强耦合也造成了系统的非线性。在有些情况下（如分析系统的小扰动稳定性和小给定动态品质），可以将系统在某一平衡点处近似线性化，这样可以采用线性化的理论与方法进行分析与控制设计。但是，还有一些情况如分析系统的大扰动稳定性与大给定下动态品质时，就不易将它近似作为线性系统处理。倒棱机伺服控制既有大动态输入又有小动态输入，故论文结合工程实际对控制算法做了较为深入的研究。主要工作如下： 1．对阀控对称缸的电液伺服模型进行工作点附近近似线性化处理，应用线性理论的方法对控制器进行设计并仿真。 2．对阀控非对称缸模型在其非线性模型的基础上，直接应用PID算法进行仿真，并应用于工程实践。 3．应用非线性控制理论分别对阀控对称缸和阀控非对称缸进行控制器设计，并仿真。 通过仿真结果对比，证明了非线性理论不管在大动态输入还是在小动态输入的情况下均使得系统的控制效果有了显著的改善。 在工程应用上，采用上下位机构成分级控制，工控机实现闭环控制，人机界面，报警，数据库存储等功能。另外论文的一大特色是应用OPC技术作为标准接口去屏蔽PC机和西门子S7-300系列PLC由于接口不统一而无法通信的问题。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 选题的意义
• 1.2 电液伺服控制技术在国内外的发展现状
• 1.3 控制对象描述
• 第二章 液压系统建模及仿真分析
• 2.1 电液伺服阀数学模型
• 2.2 对称缸的仿真分析
• 2.2.1 液压缸的流量连续方程
• 2.2.2 液压缸的流量连续方程
• 2.2.3 液压缸输出力平衡方程
• 2.2.4 阀控液压缸传递函数与方框图
• 2.2.5 闭环框图
• 2.2.6 系统仿真分析
• 2.3 非对称缸的仿真分析
• 2.3.1 非对称缸数学模型
• 2.3.2 仿真及其结果
• 2.4 本章小结
• 第三章 系统非线性控制
• 3.1 电液伺服系统的非线性控制
• 3.1.1 电液伺服系统的非线性与现有的处理方法
• 3.1.2 非线性系统的几何控制理论
• 3.1.3 电液伺服系统采用精确线性化的可行性
• 3.2 非线性控制理论产生背景
• 3.3 应用非线性理论分析对称缸
• 3.3.1 系统各环节数学方程
• 3.3.2 系统状态方程
• 3.3.3 系统精确线性化
• 3.3.4 控制器设计
• 3.3.5 仿真结果
• 3.4 应用非线性理论分析非对称缸
• 3.4.1 非对称缸状态空间模型
• 3.4.2 系统精确线性化
• 3.4.3 “零动态”问题研究
• 3.4.4 控制器设计
• 3.4.5 仿真结果
• 3.5 本章小结
• 第四章 计算机控制系统
• 4.1 倒棱机的计算机控制系统简介
• 4.2 人机界面
• 4.2.1 软件开发工具简介
• 4.2.2 人机界面功能简介
• 4.3 机头位置控制系统
• 4.3.1 闭环控制框图
• 4.3.2 控制算法
• 4.4 与 PLC通信的实现
• 4.4.1 通信方案确定
• 4.4.2 OPC技术简介
• 4.4.3 通信实现架构
• 4.4.4 应用 SAMATIC NET配置 PC站
• 4.4.5 OPC客户端访问OPC Server
• 4.4.6 实际效果检验
• 4.5 软件线程解析
• 4.6 计算机硬件结构图
• 4.7 二号机参数修改方案
• 4.8 调试
• 结束语
• 附图
• 参考文献
• 发表文章
• 致谢