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液压电梯速度控制优化研究

作　者: 蔡炎平
导　师: 杨恢先
学　校: 湘潭大学
专　业: 控制工程与控制理论
关键词: 液压电梯 速度控制 Simscape 遗传算法 粒子群算法
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


液压电梯主要用于中、低层建筑内的垂直运输。与曳引电梯相比,液压电梯具有运行平稳、乘坐舒适、载重量大、井道利用率高、对建筑结构性能要求低等许多优点。目前在国际上发展迅速,在国内极具发展潜力。由于液压电梯是一个典型的变负载、变容腔、变粘度的机-电-液复合系统,很难用解析法建立其可用于实际控制的数学模型。而近年The Mathworks公司推出的Simscape多物理领域综合仿真软件,通过对连接不同功能模块即可建立复杂系统的非线性模型,且只需通过增减模块即可完成对系统控制方案的修改,在对液压电梯建模、动态性能研究及系统改进中的优势更为突出,故利用Simscape对液压电梯速度控制系统进行建模。首先针对液压电梯在使用过程中出现的速度控制不理想、启动时间过长等问题,对液压电梯及其速度控制的工作原理进行了简要的说明,并借助MATLAB/Simulink/ Simscape对液压电梯速度控制系统进行了详细的建模。其次,借助常用的增量PID算法、自整定参数寻优PID算法和神经网络PID算法对液压电梯速度控制进行了优化分析,为改进算法的引入奠定了基础。最后,对遗传P1D算法和粒子群PID算法进行了有针对性的改进,对改进遗传PID算法和粒子群PID算法的原理和算法实现的流程作了详细的介绍,并借助这两种算法对液压电梯速度控制进行了优化仿真。仿真结果表明,改进算法在液压电梯的速度控制性能相对于目前常用的几种PID算法具有明显的优势。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章 绪论  8-14
  1.1 液压电梯的概述  8-10
    1.1.1 液压电梯的研究现状  8-9
    1.1.2 液压电梯的发展趋势  9-10
  1.2 液压电梯的构成、工作原理  10-11
    1.2.1 液压电梯的构成  10
    1.2.2 液压电梯的工作原理  10-11
  1.3 本课题的来源、研究目的、任务和意义  11-13
    1.3.1 本课题的来源  11-12
    1.3.2 本课题的研究目的、任务  12-13
    1.3.3 本课题的意义  13
  1.4 本章小结  13-14
第2章 液压电梯的建模  14-26
  2.1 Simscape 简介  14
  2.2 Simscape 建模准确性验证  14-22
    2.2.1 基于键合图的液压电梯建模  15-20
    2.2.2 基于Simscape 的液压电梯建模  20-21
    2.2.3 仿真对比  21-22
  2.3 基于Simscape 的液压电梯建模  22-25
  2.4 本章小结  25-26
第3章 PID 控制方法在液压电梯中的应用  26-38
  3.1 增量式PID 控制方法  26-30
    3.1.1 增量式PID 控制的基本原理  26-28
    3.1.2 液压电梯的增量式PID 控制仿真  28-30
  3.2 自整定参数寻优PID 控制方法  30-33
    3.2.1 自整定参数寻优PID 控制的基本原理  30-31
    3.2.2 液压电梯的自整定参数寻优PID 控制仿真  31-33
  3.3 神经网络PID 控制方法  33-37
    3.3.1 神经网络PID 控制的基本原理  33-34
    3.3.2 液压电梯的神经网络PID 控制仿真  34-37
  3.4 本章小结  37-38
第4章 液压电梯速度控制的遗传PID 方法  38-48
  4.1 遗传算法介绍  38-39
    4.1.1 遗传算法的基本思想  38
    4.1.2 遗传算法的特点  38-39
  4.2 遗传PID 控制方法原理  39-42
    4.2.1 遗传PID 控制方法的基本思想  39
    4.2.2 遗传PID 控制方法的改进  39-42
  4.3 液压电梯速度控制的遗传PID 优化仿真  42-47
    4.3.1 遗传算法PID 的参数优化分析  43-44
    4.3.2 液压电梯速度控制仿真  44-46
    4.3.3 实验分析  46-47
  4.4 本章小结  47-48
第5章 液压电梯速度控制的粒子群PID 方法  48-59
  5.1 粒子群算法的介绍  48-50
    5.1.1 粒子群算法的基本思想  48-49
    5.1.2 粒子群算法的特点  49-50
  5.2 粒子群PID 控制方法的原理  50-54
    5.2.1 粒子群PID 控制方法的基本思想  50
    5.2.2 粒子群PID 控制方法的改进  50-54
  5.3 液压电梯速度控制的粒子群PID 优化仿真  54-58
    5.3.1 粒子群算法PID 参数优化分析  54-56
    5.3.2 液压电梯速度控制仿真  56-57
    5.3.3 实验分析  57-58
  5.4 本章小结  58-59
第6章 全文总结  59-60
参考文献  60-63
附录  63-67
致谢  67-68
读硕士学位期间主要的研究成果  68

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 自动控制、自动控制系统
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