基于智能预测控制的船用舵机电液伺服单元的研究

摘要

全球化的经济交流促进船舶行业的蓬勃发展,对于船用舵机的控制技术也随之逐渐升级。在对国外船用舵机电液伺服单元进行改进并自主生产的过程中,电液伺服单元出现了高频率、小幅值振荡,响应时间过长等现象,本文主要针对电液伺服单元中出现的问题进行了研究与分析。
　　首先对电液伺服单元的各组成部分进行了介绍,并且根据其工作原理建立了各部分的数学模型。在数学模型建立的过程中,根据所研究的电液伺服单元选取部件的特殊性,采用了一种新的、更具普遍性、更适用的负载流量定义对模型进行建立。
　　其次,对已经建立的数学模型在Matlab中进行了模拟仿真,得到了电液伺服单元的模拟结果。实验结果与仿真结果的对比显示出,理想条件下建立的模型与实验结果存在差别。分析这种差别产生的原因,找出了几种主要的影响因素:摩擦因素、死区因素、饱和因素等。并重点对摩擦因素进行了重新建模,使得模型的建立更加精确。对新模型再次仿真,并与实验结果对比证明了理论分析的正确性。
　　最后选用智能预测控制对电液伺服单元实施控制,并且与传统的PID控制相对比,从仿真结果中看出在提高控制单元的控制精度、减小稳态误差等方面智能预测控制方法明显占据优势,同时采用了智能预测控制之后解决了由于摩擦等原因引起的振荡现象。但是对电液伺服单元采用智能预测控制只是在理论上取得成功,要应用于实际还要进行进一步的研究。

目录

基于智能预测控制的船用舵机电液伺服单元的研究

RESEARCH ON ELETTRO-HYDRAULIC SERVO UNIT IN SHIP RUDDER BASED ON INTELLIGENT PREDICTIVE CONTROL

摘 要

Abstract

目 录

第1章 绪 论

1.1 课题背景及研究的目的和意义

1.2 船用舵机系统的介绍及其应用前景

1.2.1 液压技术的发展

1.2.2 船用舵机系统介绍

1.2.3 船用舵机的发展史

1.2.4 舵机的现状及应用前景

1.3 自动控制理论的介绍

1.3.1 控制理论的发展及各种控制方法的特点

1.3.2 智能预测控制理论的应用

1.4 论文的主要工作

第2章 电液伺服控制单元数学模型的建立

2.1 引言

2.2 电液伺服控制单元的工作原理及数学模型的建立

2.2.1 电液伺服控制单元的工作原理

2.2.2 力矩马达部分数学模型的建立

2.2.3 滑阀部分数学模型的建立

2.2.4 液压缸部分数学模型的建立

2.2.5 控制单元模型的搭建

2.3 模型参数求取

2.4 控制单元稳定性的判定

2.5 本章小结

第3章 电液伺服控制单元的仿真与分析

3.1 引言

3.2 电液伺服控制单元的仿真

3.3 实验结果

3.4 仿真结果与实验结果的分析

3.5 影响因素的分析

3.5.1 摩擦因素的分析

3.5.2 死区因素的分析

3.5.3 饱和因素的分析

3.5.4 综合考虑影响因素得到的仿真结果

3.6本章小结

第4章 控制方法的研究

4.1引言

4.2 传统控制方法

4.2.1 传统控制方法的特点

4.2.2 传统控制方法的原理及控制器参数整定

4.3 智能预测控制方法

4.3.1 智能预测控制方法的特点

4.3.2 智能预测控制方法的原理及控制器设计

4.4 两种控制的效果对比与分析

4.4.1 模型为理想模型时控制效果对比与分析

4.4.2 模型为非理想状态时控制效果对比与分析

4.5 本章小结

结 论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

致 谢