自行火炮输弹机提升机构液压控制系统分析研究

摘要

输弹机是自行火炮弹药装填系统的核心部分，提高输弹机的运行速度，可以为提高自行火炮输弹速度提供可能；提高输弹机系统运行平稳性，可保护弹丸。本课题以自行火炮输弹机提升机构为研究对象，进行模型处理，建立数学建模，设计双路阀控缸电液位置驱动系统。
　　对单套系统，分析了在系统运行过程中，导致系统参数发生摄动的因素；针对双路系统，分析了可能导致同步误差产生的因素。并给出系统结构参数变化导致系统模型参数变化的定量计算结果。
　　针对单路系统在运动过程中会发生参数摄动以及干扰力变化的特点，分别设计了两路系统的鲁棒H∞控制器和鲁棒μ综合控制器，并对包含控制器在内的闭环系统进行鲁棒稳定性和鲁棒性能分析。利用simulink建模进行仿真，初步验证了两种控制器控制的系统都有很好的信号跟踪性能、抑制参数摄动性能以及抗干扰性能，其中μ综合控制器比PID和H∞控制器表现出更优异的干扰力抑制性能。
　　对输弹机提升机构的双路液压提升系统，设计了等同式、主从式和交叉耦合式同步回路。采用设计的鲁棒H∞控制器、鲁棒μ综合控制器和PID控制器对系统进行控制，分别仿真分析了采用三种同步回路时，系统的同步误差，并进行对比分析。结果表明在用同一种控制器控制时，交叉耦合式同步回路使系统同步精度最高，等同式次之，主从式最差。
　　最后基于Xpctarget模块搭建控制了软件平台，利用实验室现有两套液压伺服实验台进行实验。1)通过系统辨识，获得两套液压伺服系统的数学模型；2)现场调整权函数，分别设计出两套系统的鲁棒H∞控制器和PID控制器用于系统信号跟踪控制，实验表明相比于PID控制，鲁棒H∞控制器控制的系统调节时间短，超调量小，有更快速稳定的信号跟踪性能；3)改变两套系统的控制回路方式，实验等同式、主从式和交叉耦合式控制回路在采用鲁棒H∞控制器和PID进行控制时，系统的动态响应过程和实际同步误差大小，结果表明在采用同一种控制器进行控制时，交叉耦合式控制回路能使系统有更小的同步误差。

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第1章 绪 论

1.1 课题背景及研究目的

1.2 国内外研究现状及分析

1.3 鲁棒控制理论研究概述

1.4 主要研究内容

第2章 输弹机提升机构系统建模与分析

2.1 引言

2.2 输弹机提升机构系统建模

2.3 系统主要元件选型与参数确定

2.4 传递函数求取及开环系统分析

2.5 本章小结

第3章 系统摄动因素分析

3.1 引言

3.2 单路系统参数摄动因素分析

3.3 双路系统不同步因素分析

3.4 两路阀控缸系统PID控制器设计及仿真

3.5 本章小结

第4章 单路系统鲁棒控制器设计

4.1 引言

4.2 鲁棒控制原理

4.3 鲁棒模型的建立

4.4 鲁棒H∞控制器设计

4.5 鲁棒μ综合控制器设计

4.6 鲁棒H∞控制器与μ综合控制器的比较

4.7 本章小结

第5章 双路阀控缸系统同步控制回路设计

5.1 引言

5.2 同步控制回路分析

5.3 同步回路设计与仿真

5.4 本章小结

第6章 系统辨识与实验验证分析

6.1 引言

6.2 实验台硬件组成及原理

6.3 基于xPC Target的软 控制系

6.4 电液位置伺服系统的模型系统辨识

6.5 单系统实验验证与分析

6.6 双路系统同步控制回路实验验证与分析

6.7 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

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