基于高速开关阀的电液位置控制系统研究

论文摘要

电液位置控制系统是自动控制领域中的一个重要组成部分,在工业生产领域得到了广泛应用,随着现代工业自动化的影响,液压技术与计算机技术、电子技术的结合已成为必然趋势。因此出现了以高速开关阀为代表的、众多可由计算机直接控制的数字液压元件。为了对PWM控制高速开关阀存在的问题进行研究,本文基于自动控制技术并采用普通PC计算机和通用数据采集板卡研制了一套造价低、简单实用的电液数字控制系统,同时设计了一套占地小、方便实验研究的纠偏装置以及相应的电气控制系统。文中研究了在Windows平台下实现控制系统功能的两项关键技术：多线程与实时控制系统的精确定时。对采用多线程技术来完成控制系统多项任务进行了分析,并对高精定时器用于完成控制系统实时性任务进行了讨论。采用Labwindows软件设计平台,完成了控制系统的软件设计。本文通过电气控制实验、信号滤波实验、数字PID位置控制实验检验了系统的实用性,同时为电液数字纠偏系统的设计开拓了思路。本文对PWM控制高速开关阀的液压系统进行了数字仿真分析,仿真结果表明：系统响应迅速,控制稳定、精确,适应能力强等特征。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 电液位置控制系统现状
• 1.2.1 伺服阀位置控制系统
• 1.2.2 比例阀位置控制系统
• 1.2.3 高速开关阀位置控制系统
• 1.3 复合带纠偏的发展现状
• 1.4 研究意义
• 1.5 研究内容
• 第2章 实验带钢纠偏系统
• 2.1 引言
• 2.2 实验带钢纠偏液压系统
• 2.2.1 实验带钢纠偏泵站
• 2.2.2 实验带钢纠偏的液压缸
• 2.2.3 实验带钢纠偏的高速开关阀
• 2.2.3.1 高速开关阀的分类及特点
• 2.2.3.2 高速开关阀的结构和性能参数
• 2.3 实验带钢纠偏电气控制系统
• 2.3.1 电气控制系统原理
• 2.3.2 电气控制系统硬件
• 2.3.2.1 电气元件的选择
• 2.3.2.2 控制箱的制作
• 2.4 电液数字控制系统
• 2.4.1 电液数字控制系统原理
• 2.4.2 电液数字控制系统硬件
• 第3章 PWM控制及数字PID控制策略
• 3.1 引言
• 3.2 PWM控制方法
• 3.2.1 PWM控制原理
• 3.2.2 PWM调制信号的产生
• 3.2.3 高速开关阀PWM控制的优点
• 3.2.4 开关阀控制存在的问题及改进
• 3.3 PID控制原理
• 3.4 数字PID控制器算法
• 3.4.1 普通数字PID控制算法
• 3.4.1.1 位置式PID控制算法
• 3.4.1.2 增量式PID控制算法
• 3.4.2 数字PID控制算法的改进
• 3.4.2.1 积分分离PID控制算法
• 4.4.2.2 微分先行PID控制算法
• 3.5 PID参数的整定
• 第4章 控制系统软件设计
• 4.1 引言
• 4.2 控制系统操作平台
• 4.3 编程软件
• 4.4 多线程技术的应用
• 4.5 windows环境下精确定时的实现
• 4.6 应用软件设计
• 4.6.1 应用软件主要功能
• 4.6.2 应用软件的界面设计
• 4.6.3 程序结构设计
• 4.6.4 形成独立的运行程序与安装程序
• 第5章 电液位置控制系统建模与仿真分析
• 5.1 引言
• 5.2 电液位置控制系统的建模与分析
• 5.2.1 高速开关阀数学模型
• 5.2.2 液压缸的数学模型
• 5.2.3 液压缸和负载的力平衡方程
• 5.2.4 阀控液压缸的传递函数
• 5.3 高速开关阀阶跃响应仿真分析
• 5.3.1 仿真模型的建立
• 5.3.2 仿真模块参数设置
• 第6章 实验研究
• 6.1 实验概述
• 6.1.1 实验内容
• 6.1.2 实验方案
• 6.2 数据采集卡性能测定
• 6.3 确定采样周期
• 6.4 电液数字控制系统信号滤波实验
• 6.4.1 信号抗干扰措施
• 6.4.2 信号滤波实验
• 6.5 普通电磁换向阀控制实验
• 6.6 高速开关阀控制实验
• 第7章 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 参考文献
• 致谢