大型重载平台的自动调平系统研究

论文摘要

伴随着我国装备制造业的振兴,重型装备的运输平台、大型钻机、重型起重机、武器发射平台等大型重载平台的自动调平技术研究刻不容缓。本文针对大型重载平台,采用电液比例控制系统,基于模糊PID控制策略,实现平台在精度范围内快速、稳定的调平。本文主要包括以下几个部分:首先,详述了系统的组成和工作原理,给出了自动调平系统的总体方案,包括平台的支撑方式、控制方式以及传动方式,并对系统涉及的主要硬件进行选型,给出主要参数,完成各个环节的匹配。同时,根据本系统的特征,结合平台模型和角度传感器的安装特点,基于常用调平方法和控制算法展开分析,选择了只升不降的调平方法。其次,对单支腿电液比例阀控液压系统进行建模分析。鉴于选用的硬件参数,推算了支腿电液比例控制系统的传递函数,并进行了稳定性分析。由于在分析过程中发现系统极易振荡,本文采用了滞后—超前网络校正。为了改善常规PID控制效果,采取模糊PID控制技术。设计了模糊PID控制器,给出了模糊控制规则,以及输入输出特性曲面,为后续的平台系统仿真做铺垫。最后,使用Matlab中simulink的对支腿电液比例控制系统进行模糊PID和常规PID控制对比仿真,发现模糊PID能有效的抑制振荡,能够保证平台更加快速、平稳的达到水平状态。同时,对整个平台系统进行整体仿真,包括“虚腿”判断的仿真模块设计,仿真表明,该调平策略明显提高系统性能。基于西门子PLC,设计了整个自动调平系统软件,并采用S7 ?PLCSIM进行了部分程序调试。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 论文的研究背景
• 1.2 国内外调平系统发展概况
• 1.3 课题论文的提出以及完成的主要内容
• 2 平台系统的总体方案
• 2.1 概述
• 2.2 系统硬件介绍
• 2.2.1 工作平台
• 2.2.2 检测装置
• 2.2.3 控制器
• 2.2.4 执行机构
• 2.3 系统的组成和工作原理
• 2.3.1 系统的组成
• 2.3.2 系统工作原理
• 2.4 本章小结
• 3 自动调平方法和控制算法的研究
• 3.1 概述
• 3.2 平台系统的调平方法研究
• 3.2.1 位置误差控制调平法
• 3.2.2 角度误差控制调平法
• 3.2.3 自动调平方法的确定
• 3.3 支腿电液比例系统的控制算法研究
• 3.3.1 电液比例控制技术
• 3.3.2 系统的建模分析
• 3.3.3 系统参数的确定
• 3.3.4 系统的校正分析
• 3.3.5 常规PID控制的应用分析
• 3.4 本章小结
• 4 模糊PID控制系统的设计
• 4.1 概述
• 4.2 模糊控制原理
• 4.2.1 模糊控制系统介绍
• 4.2.2 模糊控制器的介绍
• 4.3 模糊PID控制系统的设计
• 4.3.1 模糊PID控制器的组成
• 4.3.2 模糊控制规则的制定
• 4.3.3 输入/输出变量及其语言描述
• 4.3.4 输出量的清晰化
• 4.4 本章小结
• 5 平台系统的仿真
• 5.1 概述
• 5.2 支腿电液比例控制系统的仿真
• 5.3 平台系统的整体仿真
• 5.4 本章小结
• 6 系统的软件实现
• 6.1 概述
• 6.2 STEP7 的设置
• 6.3 程序设计
• 6.3.1 数据处理程序
• 6.3.2 显示程序
• 6.3.3 自动调平程序
• 6.4 程序调试
• 6.5 本章小结
• 7 总结与展望
• 7.1 全文总结
• 7.2 工作展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢