电液位置伺服系统的多缸同步控制方法研究

摘要

在多自由度电液位置伺服系统中，由于多缸同步控制系统各通道间的耦合和扰动作用以及工况和负载的复杂多变性，实现高精度的多缸同步控制一直是液压工程中的一个难题。本文在参考国内外文献的基础上，依据系统非线性、时变性的特点，建立了多缸同步系统非线性数学模型，将PID、模型参考模糊自适应、内模控制三种控制策略应用到四缸同步控制系统中，进行了仿真研究。
　　 采用“主从方式”和“等同方式”相结合的方式设计了PID控制器。以运行位置最大的液压缸作为基准缸，然后和其它三个缸的位置进行比较，产生的偏差信号作为控制器的输入，经过PID控制算法，调节液压缸的运动速度。仿真结果表明，在精度要求不高或者干扰不大的场合，四缸同步系统能很好的保持同步状态。
　　 针对常规PID控制四缸同步伺服系统抗干扰性差的问题，将模型参考模糊自适应控制引入到四缸同步系统中。参考模型的输出作为期望输出响应，期望输出和被控系统输出偏差及其变化率作为模糊自适应机构的输入，利用模糊推理在线更改PI控制器的参数，使受控系统的输出趋于参考模型输出。仿真结果表明模型参考模糊自适应能有效克服系统的不确定性，提高多缸同步控制系统的动态性能和抗干扰能力。
　　 内模控制器设计采用了零极点对消法，并根据内模控制结构和反馈控制结构之间的等效关系，求得了反馈控制器，然后分别对有无干扰以及系统参数变化的情况进行了仿真研究。结果表明，内模控制的四缸同步系统具有较好的快速性和鲁棒性，且需要调节的参数只有一个，参数调整与系统动态品质和鲁棒性的关系明确。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 课题研究的背景、目的和意义

1.1.1 课题研究的背景

1.1.2 课题研究的意义

1.2 多缸同步伺服控制技术分析及应用

1.2.1 多缸同步驱动技术三种具体形式

1.2.2 多缸同步电液伺服系统控制策略

1.3 本课题的主要研究内容

第二章 多缸同步电液伺服系统的数学模型

2.1 引言

2.2 四缸同步电液伺服系统的工作原理和组成

2.2.1 四缸同步系统的工作原理

2.2.2 四缸同步系统的组成

2.3 多缸同步系统单通道数学模型

2.3.1 电液比例阀主阀芯位移的数学模型

2.3.2 非对称阀阀芯位移-负载流量的数学模型

2.3.3 阀控非对称缸机构的非线性数学模型

2.4 四缸同步系统的非线性数学模型

2.4.1 四缸电液伺服同步系统模型确立及参数确定

2.4.2 系统仿真模型建立

2.5 小结

第三章 多缸同步伺服控制系统PID控制

3.1 引言

3.2 PID控制原理

3.3 多缸同步伺服系统PID控制器设计

3.4 仿真研究及结果分析

3.5 小结

第四章 多缸同步伺服控制系统模型参考模糊自适应控制

4.1 引言

4.2 自适应控制

4.3 模型参考自适应原理

4.4 模型参考模糊自适应控制器设计

4.4.1． 模型参考模糊自适应控制

4.4.2 模糊自适应机构设计

4.4.3 参考模型的选择

4.5 仿真研究及结果分析

4.6 小结

第五章 多缸同步伺服控制系统内模控制

5.1 引言

5.2 内模控制基本原理

5.2.1 内模控制结构及其等价形式

5.2.2 内模控制的主要性质

5.3 内模控制器设计

5.4 仿真研究及结果分析

5.5 小结

结论与展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文目录