伺服阀控非对称液压缸同步控制系统仿真研究

摘要

随着航天航空技术和现代机械加工业等的发展，金属加工设备、冶金机械、工程机械及航天与航空驱动装置等对高精度的液压同步驱动技术的需要迫切。因此闭环液压同步控制系统的研究是一个重要课题。本课题针对山东大学“985”一期重点建设项目——负载敏感液压综合开发平台中伺服阀控液压缸同步系统模块进行研究，探讨了传统PID、模糊控制、模糊自适应整定PID控制器在伺服阀控同步液压缸系统中的应用。
　　论文首先在“负载敏感液压综合开发平台”阀控同步缸模块的基础上，建立了阀控非对称缸的数学模型。在此基础上介绍了PID控制和模糊控制器的基本原理，分别采用积分分离PID控制和普通模糊控制方法对实验系统进行仿真，分析了仿真效果。本文对同步系统中常用的这两种控制策略进行了比较。因为它们各自都有局限性，最后提出了FUZZY-PID的阀控非对称液压缸同步控制方案，采用模糊推理与PID控制相结合策略，设计了新的控制算法来解决阀控液压缸同步控制问题。
　　MATLAB仿真结果表明，模糊PID控制器应用于阀控非对称液压缸同步控制系统中可以获得比传统PID控制和普通模糊控制更好的适应能力和稳态性能，从而保证了阀控液压缸同步控制系统的稳定性及同步精度，满足了实际应用的要求。模糊PID控制器调试的成功，可作为拓展其他相关研究和实验的有利参考。

目录

摘要

ABSTRACT

第1章 绪论

1.1 液压同步驱动技术的应用

1.2 液压闭环控制系统的形式分类与特点比较

1.3 液压伺服控制系统的发展概况

1.4 液压伺服控制的分类及发展趋势

1.5 课题的提出和本课题的主要工作

1.5.1 课题的提出

1.5.2 本论文的主要工作

第2章 阀控非对称液压缸同步系统建模研究

2.1 阀控非对称液压缸同步系统液压原理

2.2 阀控非对称液压缸数学模型

2.2.1 液压缸活塞杆外伸

2.2.2 液压缸活塞杆内缩

2.3 阀控液压缸传递函数计算

2.3.1 伺服阀传递函数

2.3.2 伺服放大器及转速传感器传递函数

2.3.3 系统传递函数的计算

2.4 本章小结

第3章 阀控非对称液压缸同步系统PID控制

3.1 PID控制原理

3.2 位置式PID控制算法

3.3 数字PID控制算法的改进

3.4 阀控非对称液压缸同步控制系统PID控制器的设计与仿真

3.4.1 PID控制器的设计

3.4.2 采样周期的确定

3.4.3 PID控制器参数的整定

3.4.4 阀控液压缸同步控制系统PID控制器的仿真

3.5 本章小结

第4章 阀控液压缸同步系统模糊控制研究

4.1 模糊控制

4.1.1 模糊控制的基本原理

4.1.2 模糊控制器

4.2 阀控非对称缸同步控制系统模糊控制器的设计

4.2.1 输入输出语言变量及其隶属度函数的确定

4.2.2 精确量的模糊化方法

4.2.3 模糊控制规则的设计

4.2.4 模糊推理计算与去模糊化方法

4.2.5 论域、量化因子、比例因子的选择

4.3 阀控液压缸同步系统模糊控制仿真

4.3.1 模糊逻辑工具箱

4.3.2 阀控液压缸同步控制系统SIMULINK仿真

4.4 本章小结

第5章 阀控液压缸模糊自适应整定PID控制系统研究

5.1 模糊自适应整定PID控制

5.2 PID参数自整定原则

5.3 模糊控制器输入、输出变量的确定

5.3.1 模糊子集的确定

5.3.2 变量论域的确定

5.3.3 比例因子的确定

5.4 输入输出变量的模糊化

5.4.1 偏差E和偏差变化EC的模糊化

5.4.2 K_P、K_I和K_D的模糊化

5.5 模糊控制规则建立

5.5.1 K_P的模糊控制规则

5.5.2 K_I的模糊控制规则

5.5.3 K_D的模糊控制规则

5.6 模糊决策

5.6.1 模糊关系的求取

5.6.2 合成推理算法

5.6.3 模糊判决(去模糊化)

5.7 阀控非对称缸同步系统的模糊自适应整定PID控制算法

5.8 基于MATLAB的模糊自整定PID控制仿真

5.9 本章小结

结论与展望

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文及著作

致谢

个人简历