基于新型数字同步阀的同步控制系统设计与研究

摘要

随着现代科学技术和加工制造技术的飞速发展，越来越多的金属加工设备，工程机械，冶金机械，航空航天设备等对高精度液压同步控制技术的需求也越来越迫切。流量控制元件及同步控制方法，是影响液压同步精度的两个关键因素。新型数字同步阀的研制及其与计算机技术、现代控制理论相结合形成的数字控制系统的设计是实现液压同步闭环控制、提高液压系统中多缸同步动作精度的极其重要的手段，也是液压同步技术发展的重要趋势之一。 本文首先介绍了一种新型数字同步阀。该阀引入梭阀工作机制，采用负载压力反馈形式来消除偏载引起的双缸同步误差，具有良好的静态特性。接着文中建立了以该阀为同步分流元件的双缸液压同步开环系统近似数学模型，画出了系统传递函数方框图，分析了开环系统的特点。 在基于对开环系统特点认识的基础上，文中选择了改进型“同等式”控制策略，并重点研究了模糊控制与PID控制在基于新型数字同步阀的双缸同步系统中的应用，完成了基于规则的模糊PID(FUZZY-PID)控制算法的设计。算法以PID为主控规律，以模糊控制对PID参数进行在线整定，不依赖于系统模型，具有较高的鲁棒性。 接着设计了以AT89C51为核心的智能控制器、以D触发器为转换元件的数字阀步进电机高性能驱动电路，完成了基于新型数字同步阀的同步控制系统的硬件设计，实现了对双缸同步的闭环控制。其中的智能控制器结构简单、可靠性高。数字同步阀步进电机的驱动采用D触发器位转换元件的高低压驱动电路，使步进电机具有良好的高低频运行特性，使双缸同步精度在硬件实现上得以保证。 依据控制系统硬件条件，按照计算机程序设计方法，完成了各功能模块的程序设计，形成了基于新型数字同步阀的双缸同步控制系统软件包。 最后，利用离散状态空间法建立了基于新型数字同步阀的双缸同步系统的数学模型，对系统稳定性进行了校核，对系统在有差输入、无差输入、偏载及随机干扰等激励下动态性能进行了仿真研究。结果表明所设计的控制系统具有良好的跟踪特性和干扰抑制特性，完全能实现高精度同步驱动。

目录

文摘

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第一章绪论

第二章基于新型数字同步阀的同步开环系统分析

第三章模糊PID算法在同步控制系统中的应用

第四章基于新型数字同步阀的同步控制系统硬件设计

第五章基于新型数字同步阀的同步控制系统软件设计

第六章双缸同步系统性能仿真

结束语

参考文献

附录

致谢

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