智能电液执行机构控制系统的研究

摘要

目前,电液执行机构被广泛应用于冶金,电力,石化等工业控制系统中,对压力,流量,温度等参数进行调节。现有的相关产品控制手段落后,稳定性也较差,严重制约了工业控制系统的生产效率和自动化水平。随着微处理器技术的迅猛发展和智能控制理论的进步,以及现代工业自动化的要求,开发新一代智能化的电液执行机构来取代现有产品已是众多科技工作者追求的目标。
　　 本文所研究的智能电液执行机构是一种电液位置伺服系统。文中将AT89C51单片机用于该电液位置伺服控制系统中,设计了一种基于单片机的智能控制器,具有控制精度高,速度快,稳定性好等特点。同时,对系统的硬件也进行合理配置。以流体力学和经典控制理论为基础,建立了阀控缸、伺服阀、伺服放大器和位移传感器等关键元件的数学模型。采用PID控制策略进行系统的控制,运用试凑法整定PID控制参数。仿真试验表明PID控制存在参数整定比较困难、适应性不好等缺点。由于电液位置伺服控制系统是非线性时变系统,因而难以建立精确的数学模型。本文根据模糊控制原理,结合PID控制算法,提出自适应模糊PID控制策略,很好的实现了控制要求。通过MATLAB软件进行了系统的仿真分析。

目录

文摘

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论文说明:图表目录

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 电液伺服控制系统的组成和特点

1.2.1 电液伺服控制系统的组成

1.2.2 电液伺服控制系统的缺点

1.2.3 电液伺服控制系统的优点

1.3 国内外智能电液执行机构的应用与发展现状

1.3.1 智能电液执行机构的应用

1.3.2 国外智能电液执行机构发展现状

1.3.3 国内智能电液执行机构发展现状

1.4 电液伺服系统控制策略简介

1.5 课题的研究目标,研究内容和拟解决的关键性问题

1.5.1 课题的研究目标

1.5.2 课题的研究内容

1.5.3 拟解决的关键性问题

1.6 课题的研究工具

第二章 智能电液执行机构综述

2.1 执行器

2.2 控制器

2.2.1 单片机控制系统的设计方法

2.2.2 控制器实现的功能

2.2.3 控制器的结构

2.2.4 控制器硬件电路的结构

2.2.5 AT89C51单片机的简介

2.2.6 模数(A/D)转换

2.2.7 数字通讯接口

2.2.8 键盘显示器接口芯片选择

2.2.9 控制系统软件设计

2.3 本章小结

第三章 电液位置伺服系统的数学模型

3.1 四通阀控制非对称液压缸原理图

3.2 伺服阀的压力-流量特性

3.3 非对称液压缸建模

3.3.1 非对称液压缸的负载流量方程

3.3.2 非对称液压缸的力方程

3.4 电液伺服阀的传递函数

3.5 伺服放大器的传递函数

3.6 位移传感器的传递函数

3.7 系统的开环传递函数

3.8 本章小结

第四章 电液位置伺服系统的PID控制

4.1 标准数字PID算法

4.1.1 位置式PID控制算法

4.1.2 增量式PID控制算法

4.2 PID控制原理

4.3 PID参数的整定

4.3.1 采样周期选取的原则

4.3.2 PID控制器参数整定的方法

4.4 PID控制仿真

4.5 PID控制的适应性

4.6 数字PID控制算法的改进

4.6.1 积分分离PID控制算法

4.6.2 带死区的PID控制算法

4.7 本章小结

第五章 模糊控制理论

5.1 模糊控制的特点

5.2 模糊控制的基本理论

5.2.1 模糊集合与模糊数学的概念

5.2.2 模糊集合

5.2.3 模糊集合的基本运算

5.2.4 模糊集合运算的基本性质

5.2.5 模糊关系的定义及表示

5.2.6 模糊矩阵

5.2.7 模糊蕴含关系

5.2.8 合成运算方法

5.3 模糊控制器

5.3.1 模糊控制器的基本结构

5.3.2 模糊条件句与模糊控制规则

5.3.3 模糊控制器的设计

5.4 本章小结

第六章 电液位置伺服系统的模糊控制

6.1 双入单出模糊控制器的设计

6.1.1 语言变量隶属函数的确定

6.1.2 模糊控制规则的设计

6.1.3 制定总控制表

6.2 常规模糊控制器的仿真

6.2.1 系统的SIMULINK模型

6.2.2 系统仿真

6.3 电液位置伺服系统的自适应模糊PID控制

6.3.1 自适应模糊PID控制器

6.3.2 自适应模糊PID算法分析

6.3.3 系统的SIMULINK模型及其阶跃响应曲线

6.4 本章小结

第七章 结论

参考文献

致谢

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