重载液压升降平板运输车电传动系统建模与模糊PID控制

摘要

重型液压升降平板运输车是冶金、铁路、船舶等行业用于运输质量为百吨至千吨级特大型构件的特种专用设备。随着能源的紧张、环保要求的提高以及对运输车辆使用性能要求的不断提高，迫使其向节能、环保、高运动控制性能方向发展。因此，寻求一种能够替代现有液压传动系统的具有经济性、环保性、适应性和便于运动控制的新型传动系统，成为重型平板运输设备研制过程中一个亟待解决的问题。 本文研究的内容源自于中南大学-凯瑞重工共同研发项目：“液压升降平板运输车电传动技术研究”。针对项目的研究任务和国内外研究现状，本论文采用理论研究、计算机仿真分析，与试验研究相结合的研究手段。通过对平板运输车的工作原理进行分析，建立了基于交流感应电动机的矢量控制电传动系统的模型，并引入现代控制理论和相关领域的研究成果对其进行了仿真分析与试验研究。 学位论文的主要研究内容为： （1）在研究平板车结构特点、参数要求和电传动原理的基础上，对平板车电传动系统的主传动驱动方案进行了总体设计。 （2）建立了电传动液压升降平板运输车交流电机控制系统数学模型，研究了电传动的不同控制方法，结果表明，矢量控制能够满足车辆的传动要求。 （3）建立了电传动液压升降平板运输车交流电机控制系统的动力学模型。通过仿真研究改善了交流电动机输出转矩脉动问题。 （4）对电传动液压升降平板运输车交流电机控制系统中的速度控制系统进行了不同控制策略的仿真分析。仿真结果表明，采用模糊PID控制策略能有效改善系统的超调和鲁棒性，速度控制效果较好。 （5）对电传动液压升降平板运输车交流电机控制系统进行了相关的试验研究。 以上研究内容、方法与结论对电传动平板车运动控制与协调控制的研究具有一定的指导意义。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1引言

1.2重型运输车辆电传动技术的现状及发展趋势

1.2.1重型运输车的发展历程

1.2.2国外重型运输车电传动技术的发展现状及趋势

1.2.3国内重型运输车辆电传动技术发展现状及趋势

1.3工程用重型运输车辆结构及关键技术

1.3.1工程用重型运输车结构与工作原理

1.3.2液压升降平板运输车电传动系统的几项关键技术

1.4课题背景及研究意义

1.5本文研究技术路线与主要内容

第二章液压升降平板运输车电传动系统设计

2.1概述

2.2液压升降平板运输车的主要技术参数

2.3液压升降平板运输车电传动系统设计

2.3.1电动轮总成设计

2.3.2液压升降平板运输车主电路设计

2.3.3液压升降平板运输车主发电机设计

2.4平板车电传动系统的计算分析

2.4.1、牵引力计算

2.4.2、电动轮功率计算

2.4.3发动机功率计算

2.5、应用电传动技术后平板车技术指标分析

2.6本章小结

第三章平板车电传动系统建模与控制方法研究

3.1概述

3.2电传动平板车工作原理

3.2.1电传动系统的工作原理

3.2.2、控制系统的工作原理

3.3感应电机的矢量控制

3.3.1矢量控制

3.3.2感应电机的数学模型

3.3.3转子磁连模型

3.4转子磁场定向欠量控制方案

3.5基于MATLAB／SIMULINK的交流电动机速度控制系统仿真模型

3.6基丁MATLAB／SIMULINK的平板车4电机驱动系统仿真模型

3.6.1平板车4电机驱动系统仿真模型建立

3.6.2平板车4电机驱动系统协同控制仿真分析

3.7本章小结

第四章平板车交流电动轮输出转矩脉动的影响及控制

4.1概述

4.2电动轮转矩脉动的影响因素

4.3转矩脉动的改善方法

4.3.1脉冲发生器中误差宽度的影响

4.3.2转子磁链给定值的影响

4.3.3转子时间常数Tr的影响

4.4本章小结

第五章车速FuzzyPID控制研究

5.1概述

5.2 PID控制控制理论

5.2.1 PID控制器发展概况

5.2.2 PID控制原理

5.2.3 PID控制参数整定方法

5.3模糊PID控制

5.3.1模糊控制简介

5.3.2模糊控制的研究对象

5.3.3模糊控制的基本原理

5.3.4模糊控制器的组成

5.3.5模糊PID控制

5.4电传动车速模糊PID控制器设计

5.5模糊PID控制仿真与分析

5.6本章小结

第六章平板车电传动系统速度控制试验研究

6.1概述

6.2试验台硬件电路研究

6.2.1交流感应电动机调速系统主回路

6.2.2反馈检测电路

6.2.3控制电路

6.3系统的软件实现

6.3.1系统的软件编程与实现

6.3.2模糊控制器程序的编制

6.4感应电动机调速系统模糊PID控制实验结果分析

6.5本章小结

第七章总结与展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间主要的研究成果