电液伺服/比例控制示范实验系统研究

论文摘要

该试验台系统融合了机械、电子、液压及控制理论和计算机技术,是一个典型的电液伺服比例控制系统。主要功能是实现单缸的位置控制以及双缸的同步控制。重点是对各种控制算法在位置控制系统中的研究,对于电液伺服控制系统,有很多的先进控制算法,但是大部分却停留在计算机仿真阶段,真正应用在实践中的却比较少。本课题利用这一控制实验平台作为研究对象,通过计算机仿真对各种控制算法进行可行性分析,利用可编程控制器PLC对其进行软件化工作,并通过实际控制系统对其进行检验。最后,通过综合比较各种算法的实际控制性能,总结出其在液压伺服控制系统中的优缺点,以达到对该实验平台的最优控制。本文的主要研究内容如下:第一章对液压传动与控制技术及PLC控制技术的发展新趋势和国内外发展现状作了简要介绍,随后简要介绍了液压仿真技术的发展特点及本课题的研究意义。第二章介绍了试验台的控制系统组成(包括液压控制系统和电气控制系统)及工作原理,在此基础上建立了控制系统的数学模型,并对模型主要参数进行计算。第三章主要是对各种控制策略及其仿真的研究,主要包括常规PID控制、模糊控制、模糊自适应PID控制及模糊PID复合控制算法,并对这四种算法作了仿真比较,并讨论了液压缸之间的同步控制策略。第四章主要是PLC系统设计,包括对PLC选型、程序编程设计,以及编程中要注意的一些细节问题。第五章主要是现场调试,进行数据采集,并和计算机仿真结果进行比较,总结出各种算法在实际应用中的优缺点。第六章对全文进行了总结,并对今后开展的研究工作进行了展望。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 液压传动与控制技术
• 1.1.1 液压传动与控制技术的发展
• 1.1.2 液压传动与控制系统的特点
• 1.2 PLC的特点及与其他工业控制系统的比较
• 1.2.1 PLC的特点
• 1.2.2 PLC与集散控制系统的比较
• 1.2.3 PLC与继电器控制系统的比较
• 1.2.4 PLC与计算机控制系统的比较
• 1.3 液压系统的仿真技术
• 1.4 课题的研究内容及意义
• 第2章 试验台系统组成及控制系统建模
• 2.1 液压控制系统组成
• 2.2 电气控制系统组成
• 2.3 伺服阀控制非对称缸数学模型的建立
• 2.4 控制系统参数计算
• 第3章 控制策略和计算机仿真
• 3.1 常规PID控制
• 3.1.1 PID控制基本原理
• 3.1.2 PID控制仿真
• 3.2 模糊控制
• 3.2.1 模糊控制原理
• 3.2.2 模糊控制仿真
• 3.3 模糊PID复合控制
• 3.4 模糊自适应PID控制
• 3.4.1 模糊自适应PID设计步骤
• 3.4.2 模糊自适应PID仿真
• 3.5 四种控制算法的仿真比较
• 3.6 液压缸问的同步控制策略
• 3.6.1 同步控制方案选取
• 3.6.2 控制过程
• 3.7 系统误差分析
• 3.7.1 控制系统误差
• 3.7.2 液压系统误差
• 3.7.3 机械误差
• 3.7.4 同步误差
• 第4章 PLC控制系统设计
• 4.1 控制系统设计的基本原则和步骤
• 4.2 控制系统PLC的选用
• 4.3 PLC程序设计
• 4.3.1 PID控制部分比例系数转换
• 4.3.2 模糊控制部分编程
• 第5章 实验分析
• 5.1 PID控制位移实验
• 5.2 模糊控制位移实验
• 5.3 模糊PID复合控制位移实验
• 5.4 模糊自适应PID控制位移实验
• 5.5 同步控制实验
• 第6章 结论与展望
• 6.1 论文总结
• 6.2 工作展望
• 参考文献
• 附录1 部分重要PLC子程序