基于电液比例技术的绞车速度同步控制系统研究

摘要

液压绞车是利用液压马达直接或通过减速箱来拖动滚筒的一种新型绞车，液压绞车的用途很广泛，目前常见用于船舶、港口、建筑、矿山、冶金和林业等行业。本文所研究的液压绞车是用于摊铺机的牵引，两台绞车共同牵引一台摊铺机工作，绞车牵引速度的平稳性、同步性将直接影响摊铺作业的质量和效率。但由于液压波动、系统泄漏、外部干扰等因素的影响，常常出现同步误差，如何保证双绞车牵引系统的速度同步控制精度是摆在研究人员面前的首要问题。
　　本文在分析摊铺机对绞车性能要求的基础上，设计了由变量泵和变量马达组成的液压驱动系统，建立了基于常规PID和模糊PID控制的系统模型，采用AMESim和Simulnk软件联合仿真分别分析了两种算法的控制效果。
　　首先，分析了摊铺机绞车性能需要达到的要求，从多方面对比分析后完成绞车液压系统设计，并对变量泵和变量马达的主要参数进行了设计计算。
　　其次，对变量泵的结构与工作原理进行了详细分析，建立了变量机构——阀控缸系统的数学模型，在AMESim中建立了变量机构的仿真模型和A4VG变量泵的完整模型，仿真结果表明所建立的模型能准确仿真A4VG71EP变量泵的特性。
　　再次，在AMESim中建立了泵控马达系统模型和负载机构模型，在Simulink中建立了基于传统常规PID控制的绞车系统仿真模型，通过联合仿真分析了系统在常规PID控制条件下绞车性能。
　　最后，提出了采用模糊PID控制算法对绞车系统进行控制，建立了基于模糊PID控制的绞车系统联合仿真模型，仿真分析结果表明，采用模糊PID控制绞车性能比采用常规PID控制具有更好的控制效果，系统的动态性能和稳态精度达到摊铺机作业要求。
　　研究结果表明，基于模糊PID控制算法的绞车速度控制系统牵引速度平稳、响应快速准确、同步性好、抵抗外界干扰能力强，模糊PID控制算法应用于绞车速度速度同步控制系统是合理、可行的，对类似的同步控制系统有重要的借鉴和参考价值。

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选题的依据与意义

国内外文献资料综述

1 绪论

1.1 液压绞车概述

1.2 电液比例技术

1.3 主要研究内容与研究方法

2 绞车工况分析与液压系统设计

2.1 摊铺机绞车工况分析

2.2 绞车驱动系统设计

2.3 总体系统设计与计算

2.4 本章小结

3 变量泵建模与性能仿真分析

3.1 变量泵的结构与工作原理

3.2 建立变量机构模型

3.3 变量机构仿真分析

3.4 变量泵的性能仿真分析

3.5 本章小结

4 基于PID控制的系统建模与仿真

4.1 建立联合仿真软件平台

4.2 泵控马达系统建模

4.3 常规PID控制器设计与系统建模

4.4 基于PID控制的系统仿真

4.5 本章小结

5 基于模糊PID控制的系统建模与仿真

5.1 模糊PID控制原理

5.2 模糊PID控制器设计与建模

5.3 基于模糊PID控制的系统仿真

5.4 本章小结

6 结论与展望

6.1 研究结论

6.2 课题展望

参考文献

附录：攻读工程硕士学位期间发表的部分科研成果

致谢