FESTO比例液压位置控制系统设计及其性能的仿真分析

论文摘要

电液比例技术作为一门新兴的应用科学,发展速度很快。尤其是最近几年,液压设备的年增长率一直处于领先水平,许多机械设备的传动形式已逐渐被液压传动所取代。由于液压系统易于实现位置控制、载荷控制、速度控制、方向控制、集中控制、遥控及程序控制。故在水利水电、煤炭、冶金、机械制造等行业得到了广泛的应用。基于电液比例阀的位置控制是电液控制领域研究的热门课题之一。即使在控制其它物理量的系统中,如压力、流量、金属液面、温度等控制系统中,也常有位置控制小回路作为大回路中的一个环节。位置控制系统的基本要求是系统能快速平稳而准确地到达给定位置,即要求定位精度高,时间短,超调小,可靠性高,抗干扰能力强。传统的控制技术虽也能满足上述要求,但系统往往结构复杂,成本高。设计电液比例位置控制系统,分析比较不同的参数对系统的性能的影响,有助于深入了解基于电液比例阀的控制系统工作特性,同时,本课题所作的研究将为电液比例控制系统在工业自动化控制和工程机械制造等方面的设计和分析提供一定的理论依据和参考价值,具有良好的应用前景。在研究过程中,所做主要工作如下:(1)根据现有研究成果和本研究的需要设计比例液压位置控制系统。(2)在对本课题涉及的电液比例阀及其他系统元件性能进行分析后,通过对系统各元件建立数学方程及其运动学、动力学方程进而建立起系统的数学模型。(3)运用MATLAB对系统性能进行仿真分析。(4)对系统运用PID控制改善系统性能。(5)总结全文的主要结论,并对需要进一步深入研究的问题进行展望。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 课题来源
• 1.2 课题相关技术概述
• 1.2.1 液压传动及控制技术简述
• 1.2.2 电液比例控制技术
• 1.2.3 电液比例位置控制系统
• 1.3 课题的研究意义
• 1.4 论文主要研究内容
• 1.5 小结
• 第2章 比例液压位置控制系统的设计与分析
• 2.1 位置控制系统方案设计
• 2.2 系统主要元件性能分析
• 2.2.1 电液比例阀的性能
• 2.2.2 液压缸的性能
• 2.2.3 液压泵
• 2.2.4 位移传感器
• 2.3 小结
• 第3章 电液比例位置控制系统建模研究
• 3.1 阀控液压缸的基本方程
• 3.1.1 滑阀的流量压力方程
• 3.1.2 液压缸连续性方程
• 3.1.3 液压缸负载流量方程
• 3.1.4 液压缸和负载的力平衡方程
• 3.2 比例放大器的数学模型
• 3.3 液压控制系统的数学模型
• 3.4 控制系统数学模型参数的确定
• 3.5 小结
• 第四章 系统性能的仿真分析
• 4.1 稳定性分析
• 4.1.1 代数稳定判据
• 4.1.2 Bode图稳定判据
• 4.2 稳态误差分析
• 4.3 系统各参数对系统稳定性影响
• 4.3.1 速度增益
• 4.3.2 液压固有频率
• 4.3.3 液压阻尼比
• 4.4 小结
• 第五章 PID控制研究
• 5.1 系统仿真
• 5.1.1 PID控制原理
• 5.1.2 PID控制器的设计
• 5.2 PID控制的仿真
• 5.3 本章小结
• 第六章 总结
• 致谢
• 参考文献