多缸电液比例同步控制系统应用特性研究

论文摘要

同步控制系统的研究在国内外一直是热门课题。与其它同步控制方式相比,液压同步控制具有结构简单、组成方便、易于控制和适宜大功率场合等诸多优点,在工业生产中得到了广泛应用。本文在查阅大量国内外有关文献的基础上,论述了液压同步控制技术的研究状况,液压同步控制系统的形式、特点及其应用,并详细阐述了电液比例技术发展概况,及其特点。电液比例同步控制系统的研究具有较大的理论意义及应用价值。本论文设计了运用电液比例方向节流阀的闭环补偿式液压同步控制系统,建立了比例节流方向阀、非对称缸及同步控制系统的数学模型,并运用控制理论的原理详细分析了系统的静、动态特性。阐明了仅由电液比例方向阀搭建的同步控制系统的稳定性、动态性能均未达到理想状况。针对这些问题,文中提出了校正的方法,在原有的系统中有目的地增添一些装置和元件,人为地改变系统的结构和性能。该方法能有效地解决系统性能不足的问题。本文在多部位采用了校正方法,并且将同步系统分成主回路子系统和偏差回路子系统两部分,都采用PID控制器的调节方式,应用临界比例度法对PID控制器参数进行了整定,文中提出了从回路子系统与主回路子系统中不可预知的参数差异采用修正的方法,该方法可以考虑到同步偏差最恶劣情况,也简化了分析方法,提高了系统的控制精度,最后基于MATLAB的SIMULINK工具箱对系统进行了模拟仿真,仿真结果证明了以上方法切实可行。应用上述多种控制手段处理后,液压同步控制系统的各项性能指标都达到了令人满意的效果。最后本论文通过现场试验采集数据,得出了四缸同步运行的位移曲线,验证了该同步控制系统研究方法合理、结论正确。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 引言
• 1 绪论
• 1.1 液压同步控制系统
• 1.1.1 开环同步控制回路
• 1.1.2 闭环同步控制回路
• 1.2 液压闭环同步控制策略
• 1.3 液压闭环同步控制的实际应用
• 1.4 论文选题的意义和主要研究内容
• 1.4.1 论文选题的意义
• 1.4.2 论文主要研究内容
• 2 基于电液比例技术的液压同步系统设计
• 2.1 电液比例技术基本概念
• 2.2 电液比例技术的发展概况
• 2.3 电液比例控制系统的组成
• 2.4 电液比例控制系统的分类
• 2.5 电液比例控制系统的特点
• 2.6 电液比例控制阀的分类
• 2.7 基于电液比例技术的同步控制系统设计
• 2.8 同步控制系统控制策略选择
• 3 同步控制系统建模与分析
• 3.1 比例方向节流阀数学模型
• 3.2 非对称液压缸的数学模型
• 3.2.1 比例阀的负载压力-流量特性
• 3.2.2 非对称液压缸负载流量方程
• 3.2.3 液压缸活塞受力平衡方程的建立
• 3.2.4 非对称液压缸的数学模型
• 3.2.5 传递函数的简化
• 3.3 同步系统的基本方程
• 3.4 同步系统线性方程组
• 3.5 同步系统传递函数描述
• 4 同步系统静动态特性分析
• 4.1 各环节参数的确定
• 4.2 系统的稳定性分析
• 4.2.1 稳定性的判定方法
• 4.2.2 闭环控制系统的开环增益
• 4.2.3 主动缸Ⅰ系统稳定性分析
• 4.2.4 从动缸Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ系统稳定性分析
• 4.3 系统稳态误差分析
• 4.4 系统的瞬态响应分析
• 4.4.1 控制系统的性能指标
• 4.4.2 控制系统的瞬态响应分析
• 5、液压同步系统的校正及仿真
• 5.1 液压系统仿真的意义及目的
• 5.1.1 仿真环境简介
• 5.2 液压同步系统的PID 校正
• 5.2.1 仿真环境简介
• 5.2.2 PID 控制器控制规律
• 5.3 主动缸Ⅰ子回路的校正
• 5.3.1 主动缸Ⅰ子回路的校正
• 5.3.2 PID 控制器参数整定
• 5.4 从回路系统的校正
• 5.5 同步系统的偏差校正
• 5.6 闭环补偿式同步控制系统仿真
• 6 闭环补偿式同步控制系统测试
• 6.1 测试方法简述
• 6.1.1 S7-300 系列PLC 简介
• 6.1.2 控制系统分析
• 6.1.3 控制系统接口设计
• 6.1.4 控制系统组态
• 6.1.5 控制程序设计
• 6.1.6 同步控制系统监控画面的设计
• 6.2 测试结果及分析
• 结论
• 参考文献
• 附录A 比例阀放大板电路图
• 在学研究成果
• 致谢