溢油回收机双马达速度模糊PID同步控制系统研究

摘要

围油栏布放双马达同步系统是内嵌式溢油回收装备最重要的组成部分，其同步性及稳定性直接关系到整个装备的工作性能，是评价一套溢油回收设备性能优劣的重要指标。本文以此为研究背景，提出了“主从控制+模糊PID”的双马达同步控制方案，主要开展了以下理论探讨与工程设计研究。
　　为实现扫油臂—围油栏系统的协调动作，分析了该系统的工作原理及控制要求，提出了扫油臂及围油栏卷筒HST驱动“高速方案”方案，即“马达-减速机”方案。根据溢油回收系统的控制难点与关键技术，结合液压马达速度同步回路的设计实现方法，采用电液比例速度同步“主从控制+PID”和“主从控制+模糊PID”的控制策略进行控制。
　　模糊控制作为一种非线性控制，隶属于智能控制，能够解决各种充满复杂和不确定性的控制问题。本文将模糊控制策略应用于溢油回收设备围油栏布放同步系统中，把模糊控制与传统PID控制相结合，提出一种模糊PID控制策略；把模糊推理运用于参数的整定，来补偿同步系统因非线性和时变性所导致的同步误差,从而有效的适应工作过程中环境的不断变化。
　　为了验证理论分析的正确性与采控制策略的合理性，建立了溢油回收双马达液压系统数学模型，运用MATLAB/Simulink对系统进行仿真分析，获得了系统阶跃响应曲线、同步误差曲线等一系列曲线。仿真结果表明：与PID调节方法相比，采用模糊PID调节的同步控制系统具有更好的响应特性、稳定性和抗干扰能力。
　　搭建了溢油回收设备围油栏布放实验样机，对采用了PID控制策略的双马达同步控制系统进行了测试，实验测试结果表明，采用PID控制策略调整的双马达同步控制系统均能满足设计要求，具有良好的同步性，对比测试数据与仿真结果分析表明，双测试结果与仿真分析结果基本吻合，表明所建数学模型正确、实验原理和方法合理。
　　全文在查阅大量中外密切相关技术文献的基础上，针对溢油回收设备围油栏布放双马达同步系统在海浪等外界因素干扰下出现同步误差问题，提出了“主从控制+模糊PID”的双马达同步控制方案；建立了双马达同步控制系统的数学模型，并进行仿真分析；仿真结果表明，同步控制系统采用模糊PID较之常规PID具有更好的响应特性、稳定性和抗干扰能力；实验样机上测试结果与仿真分析结果基本吻合，验证了本文提出的设计思想与选用的控制策略的合理性，为本课题后续研究提供了理论支持与佐证，为同类技术问题提供了借鉴。

目录

声明

1 绪论

1.1 课题来源以及研究意义

1.2 溢油回收技术研究现状与发展趋势

1.3 本文研究内容及方法

1.4 本章小结

2. 双马达同步控制原理与策略

2.1 液压同步控制系统

2.2 双HST马达同步控制系统

2.3 双HST系统同步控制策略

2.4 本章小结

3. 模糊PID控制理论

3.1 模糊控制算法

3.2 PID控制算法

3.3 双马达模糊PID控制

3.4 本章小结

4. 数学建模与仿真

4.1 数学建模概述

4.2 数学建模

4.3 仿真与分析

4.4 本章小结

5 同步控制系统实验

5.1 实验方案

5.2 实验原理与方法

5.3 实验分析

5.4 本章小结

6 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间取得的主要成果

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