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液压矫平机控制系统研究

作　者: 胡宏宇
导　师: 顾越州
学　校: 浙江大学
专　业: 机械电子控制工程
关键词: 液压矫平机相关辨识法液压伺服控制模糊控制自校止控制 PID控制同步控制结构
分类号: TG333.21
类　型: 硕士论文
年　份: 2003年
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内容摘要

轧辊矫平机是材料平整工业中十分重要的设备，但高精度液压位置伺服控制矫平机国内还属空白。液压矫平机最为关键的技术是位置控制精度，它直接影响着加工产品的质量，本研究工作的重点是液压矫平机的位置控制系统，在此基础上实现了基于PLC的液压矫平机控制器。论文采用相关辨识法对液压矫平机位置控制系统进行辨识，得到了逼近实际位置控制系统的传递函数数学模型，并借助此传递函数对控制算法进行了仿真研究，在仿真结果的基础上做了现场试验，最后确定了适合实际位置控制系统的液压伺服控制策略，使矫平机的控制性能首先满足圆锯片矫平这一实际生产的需要。第一章主要论述了课题研究的背景、意义及内容。首先概述了材料平整技术现状、圆锯片加工业发展新趋势和国内外矫平机技术现状等相关背景，阐述了本课题研究的意义，随后综述了近代液压伺服控制策略现状与发展，最后结合实际情况确定了本课题的具体研究内容。第二章论述了液压矫平机工作原理与系统组成。首先介绍了板材矫平原理，进而分析了液压矫平机结构，随后提出了液压矫平机控制目标，并从整体上分析了电液控制系统原理，最后论述了系统的液压传动部分和电气控制部分的组成，及各自在系统中的作用，并对主要部件的工作原理和特性进行了简单介绍。第三章主要讨论位置控制系统的辨识。首先简单介绍了系统辨识，并总结出相关辨识法的优点，随屙进行了相关辨识法的实验设计和实验数据处理，得到冲激响应函数，并拟合出系统传递函数，最后进行了模型的验证和修正。中间还讨论了阀控液压缸位置控制系统数学模型结构。第四章是论文的重点，主要研究位置控制系统的控制策略。首先分析了位置控制系统存在的各种误差来源，并讨论了对应的解决措施，随后依据第三章系统辨识的传递函数，分别对常规PID控制算法、参数模糊自整定PID控制算法和模糊规则自校正控制算法以及位置同步控制结构进行了仿真研究，最后通过现场试验，确定了符合实际系统的最佳控制策略和控制参数。第五章对液压矫平机控制系统进行了总结，指出控制系统中还存在的不足，并展望了今后进一步开展的研究工作。附录部分简单介绍了基于PLC的液压矫平机控制系统的软件实现。

全文目录

中文摘要  2-3
ABSTRACT  3-4
致谢  4-7
第一章绪论  7-16
  1.1 课题研究的背景及意义  7-11
    1.1.1 材料平整概况  7-8
    1.1.2 圆锯片加工新趋势  8-9
    1.1.3 轧辊式矫平机  9
    1.1.4 矫平机国内外现状  9-11
    1.1.5 课题的提出及意义  11
  1.2 近代液压伺服控制策略的现状与发展  11-15
    1.2.1 近代液压伺服控制系统概述  11-12
    1.2.2 近代液压伺服控制策略应用现状与发展趋势  12-15
  1.3 课题研究的内容  15
  1.4 本章小结  15-16
第二章液压矫平机工作原理与系统组成  16-28
  2.1 板材矫平原理  16-20
    2.1.1 材料弹塑性变形关系  16-18
    2.1.2 弹塑性弯曲变形规律  18-19
    2.1.3 多辊矫平原理  19-20
  2.2 液压矫平机结构分析  20-21
  2.3 液压矫平机电液控制系统  21-27
    2.3.1 液压矫平机控制目标  21
    2.3.2 电液控制系统分析  21-23
    2.3.3 液压传动系统  23-25
    2.3.4 电气控制系统  25-27
  2.4 本章小结  27-28
第三章位置控制系统辨识  28-49
  3.1 系统辨识简介  28-30
  3.2 相关辨识法的实验方案、过程及数据处理  30-36
    3.2.1 激励信号选型  30-32
    3.2.2 相关辨识法实验  32-34
    3.2.3 实验数据处理  34-36
  3.3 系统数学模型的拟合及验证  36-45
    3.3.1 系统数学模型结构  36-37
    3.3.2 系统传递函数的拟合  37-44
    3.3.3 系统数学模型验证  44-45
  3.4 左前位置控制系统辨识  45-47
  3.5 系统数学模型的修正及验证  47-48
  3.6 本章小结  48-49
第四章位置控制方法研究与试验分析  49-79
  4.1 位置控制系统误差分析  49-54
    4.1.1 控制系统误差  49-51
    4.1.2 液压系统误差  51-53
    4.1.3 机械误差  53
    4.1.4 同步误差  53-54
  4.2 位置控制方法研究  54-71
    4.2.1 仿真模型  54-55
    4.2.2 常规PID控制算法  55-59
    4.2.3 参数模糊自整定PID控制算法  59-65
    4.2.4 模糊规则自校正控制算法  65-67
    4.2.5 位置同步控制结构  67-71
  4.3 位置控制系统现场试验  71-73
  4.4 本章小结  73-79
第五章结论与展望  79-81
  5.1 论文总结  79-80
  5.2 存在问题及工作展望  80-81
参考文献  81-85
攻读硕士期间发表的论文  85-86
附录: 液压矫平机控制系统的软件实现  86-89

液压矫平机控制系统研究

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