变转速节流复合调速系统模糊控制仿真与实验研究

论文摘要

变转速节流复合调速是在变频泵控马达液压动力传动基础上发展起来的新型液压调速方式。它将变转速调速与节流调速相结合,不但具有良好的节能性和可靠性,同时克服了变转速液压调速系统存在动态响应慢、低速特性差等缺点,因此被广泛研究。针对复合调速较为复杂的系统结构必须探索和研究对应的控制策略和算法,从而建立行之有效的控制系统。论文研究了液压系统的运行机理、控制策略,并且采用模糊PID控制算法设计了一套变转速节流复合调速系统的控制系统,建立了实验台测控平台,并且完成了控制系统的仿真和实验研究。本文介绍了液压调速回路基本形式和特点,阐述了变转速液压技术、电液测控技术和模糊控制技术的概况和发展趋势。针对本液压实验系统,分析和总结了变转速节流复合调速系统的控制策略以及模糊PID控制算法。利用AMESim搭建了仿真系统,同时通过AMESim和Simulink联合建模与仿真对系统的控制部分进行了研究,设计了遵循复合控制策略且包含模糊控制算法的控制器。进而基于虚拟仪器技术和模块化设计方法完成了液压测控系统的开发,数据采集部分阐述了数据采样还原和DAQmx的测量架构,它采用测量单个脉冲幅宽的方法来测量马达转速,并利用一系列的数据处理方法得到理想的结果。在控制器模块部分则主要实现了在LabVIEW中数字PID控制程序和模糊控制器的设计；视频监视模块和网络通信模块使系统的信息化水平更高。运用以上建立的联合仿真系统和实验平台测控系统,论文进行了大量的仿真与实验研究。结果表明：泵控马达变转速节流复合调速系统与传统液压调速系统相比在控制和节能方面具有明显优越性,新的复合控制策略和模糊控制算法更进一步提高了复合调速系统的控制特性。图[67]表[9]参[64]

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.1.1 液压调速回路
• 1.1.2 变转速液压技术概况
• 1.1.3 电液测控技术的发展
• 1.1.4 模糊控制
• 1.2 本课题的主要工作与研究意义
• 1.2.1 课题来源与主要工作
• 1.2.2 课题研究意义
• 1.3 本章小结
• 2 变转速节流复合调速实验系统及控制策略
• 2.1 变转速节流复合调速实验系统介绍
• 2.1.1 变转速液压实验系统工作原理
• 2.1.2 变转速液压实验系统组成
• 2.1.3 马达转速测量设计
• 2.2 系统的复合控制策略概述
• 2.3 模糊PID控制
• 2.3.1 PID控制概述
• 2.3.2 模糊参数自整定PID控制
• 2.4 本章小结
• 3 变转速节流复合调速系统模糊PID控制的仿真研究
• 3.1 基于AMESim的系统建模
• 3.2 基于AMESim与MATLAB的联合仿真
• 3.2.1 联合仿真简介
• 3.2.2 模糊复合控制器的实现
• 3.2.3 系统仿真实验和性能分析
• 3.3 本章小结
• 4 变转速节流复合调速测控系统的设计方案与实现
• 4.1 整体框架及实现方案
• 4.1.1 硬件平台简介
• 4.1.2 软件方案
• 4.2 测控系统软件设计
• 4.2.1 软件的总体功能概述
• 4.2.2 数据采集模块
• 4.2.3 脉冲测量速度子模块
• 4.2.4 数据分析处理子模块
• 4.2.5 控制器模块
• 4.2.6 视频监视模块
• 4.2.7 网络通信模块
• 4.3 本章小结
• 5 变转速节流复合调速系统模糊PID控制的实验研究与分析
• 5.1 阶跃响应实验
• 5.2 方波响应实验
• 5.3 速度跟踪和带负载能力实验
• 5.4 本章小结
• 6 总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 附录 变转速液压测控系统—调速综合控制平台框图程序
• 致谢
• 作者简介及读研期间发表的学术论文