多缸精密力伺服控制系统的设计与实验研究

摘要

包带连接分离机构具有分离可靠性高、对星体冲击小等优点，在航天领域得到了广泛应用。为了适应多型号包带预紧力加载的需求，本课题对多缸精密力伺服控制系统进行了设计制造，并对其力伺服控制性能进行了实验研究。
　　论文的主要研究内容如下:
　　第一章，对课题的研究背景进行介绍，并引出课题研究主题:多缸精密力伺服控制系统;详述了液压同步控制系统以及电液伺服控制系统的研究状况，并概述了课题的研究内容。
　　第二章，在对多缸精密力伺服控制系统的功能要求与性能参数进行分析的基础上，提出了两种液压系统设计方案，并基于方案简洁性及控制效率进行了方案对比、选择与优化。介绍了系统液压回路的加载方式，并对系统液压回路进行AMESim建模与仿真，验证所设计液压系统的合理性。
　　第三章，对多缸精密力伺服控制试验台的液压系统、操作控制台以及测控系统硬件与架构进行详细的方案设计与搭建，并完成液压系统元件的计算选型工作。基于课题应用背景，设计试验台加载单元，并对试验台控制系统硬件及整体控制框架进行了设计。
　　第四章，基于试验台功能需求，进行了试验台控制方案设计。详细分析了加载控制系统的软件结构以及上、下位机的软件运行流程，并在此基础上，完成LabVIEW、PLC控制程序设计以及人机交互界面的设计工作。
　　第五章，对多缸精密力伺服控制系统的同步控制策略以及加载策略进行研究，完成加载协调控制器与自适应模糊PID控制器的设计搭建，并搭建AMESim/Simulink联合仿真模型，对设计控制策略进行验证分析。
　　第六章，对多缸精密力伺服控制试验台的整体性能进行实验分析，包括试验台动态响应实验、加载力标定实验以及同步加载实验等。
　　第七章，对全文进行工作总结和下一步展望。

目录

声明

致谢

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景

1．2 多缸力伺服控制系统研究概况

1．2．1 液压同步控制系统

1．2．2 电液伺服控制系统

1．3 课题主要研究内容

第2章 多缸精密力伺服控制系统分析与建模仿真

2．1 多缸精密力伺服控制试验台功能分析

2．1．1 试验台功能要求

2．1．2 试验台性能参数

2．2 多缸精密力伺服控制试验台液压系统设计与分析

2．2．1 液压系统原理设计与优化

2．2．2 液压系统加载方式分析

2．2．3 液压系统多缸同步控制分析

2．3 系统AMEsim仿真模型建立与分析

2．3．1 AMEsim仿真平台介绍

2．3．2 系统AMEsim模型的建立

2．3．3 系统模型的参数设定

2．3．4 系统模型仿真结果分析

2．4 本章小结

第3章 多缸精密力伺服控制试验台整体设计与搭建

3．1 实验台液压系统设计搭建

3．2 操作控制台设计搭建

3．2．1 试验台电气单元设计

3．2．2 试验台交互单元设计

3．2．3 试验台加载单元设计

3．3 测控系统硬件与架构设计

3．3．1 系统控制任务分析

3．3．2 控制系统硬件设计

3．3．3 控制系统架构设计

3．4 本章小结

第4章 基于LabVIEW的系统软件与控制方案设计

4．1 LabVIEW简介

4．2 控制系统软件方案设计

4．2．1 控制软件结构设计

4．2．2 软件运行流程分析

4．3 多缸精密力伺服控制系统软件程序分析与设计

4．3．1 系统自检与数据传输模块设计

4．3．2 加载力标定模块程序设计与分析

4．3．3 预紧力加载与微调模块设计

4．3．4 控制系统人机界面设计与程序框图分析

4．4 本章小结

第5章 多缸精密力伺服控制系统控制策略研究

5．1 多缸力同步控制策略研究

5．1．1 液压系统闭环同步控制策略

5．1．2 多缸力伺服系统同步控制策略设计

5．2 力伺服加载控制策略研究

5．2．1 自适应模糊PID控制算法原理

5．2．2 自适应模糊PID控制算法设计

5．2．3 多缸力伺服控制系统仿真

5．3 本章小结

第6章 多缸精密力伺服控制系统实验研究与分析

6．1 实验方案设计

6．1．1 实验设备搭建

6．1．2 实验流程设计

6．2 实验与结果分析

6．2．1 系统动态响应实验

6．2．2 系统加载力标定实验

6．2．3 系统同步加载实验

6．3 本章小结

第7章 总结与展望

7．1 论文总结

7．2 工作展望

参考文献

作者简历及在学期间所取得的科研成果及奖励