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液压驱动履带式摊铺机行驶控制系统研究

作　者: 颜武刚
导　师: 朱洪前
学　校: 中南林业科技大学
专　业: 森林工程
关键词: 履带式摊铺机液压驱动行驶控制系统模糊自适应PID控制干扰观测器单神经元自适应PID控制 AMESim及MATLAB仿真
分类号: U415.521
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

本论文以履带式摊铺机行驶控制系统为研究对象,在力平衡方程和流量连续性方程理论的基础上建立了系统的静态数学模型；并且在仿真软件中建立相应的动态仿真分析模型,用AMESim仿真软件对影响系统动态性能的因素进行了仿真分析；由于系统的负载变化非常频繁,外界干扰对行驶速度的影响很大,所以系统的各个参数也会随着工况一起变化,是一类典型的非线性不确定系统。因此,需要寻找一种更好的控制策略以适应外负载等变化而产生的干扰。针对这些干扰因素本文设计了常规PID、模糊自适应PID、基于干扰观测器的模糊自适应PID及单神经元自适应PID控制器,并进行了控制效果比较,研究结果表明：通过控制器的合理设计,系统的动态性能可以得到明显的改善。本论文主要研究工作与贡献如下：1.采用AMESim仿真软件建立了履带式摊铺机行驶驱动控制系统的简化控制模型,并且分析了泄露系数、负载大小、负载转动惯量、体积弹性模量和高压容积对系统的影响。2.基于履带式摊铺机行驶控制系统分析模型,设计了常规PID、模糊自适应PID、基于干扰观测器的模糊自适应PID及单神经元自适应PID控制器,仿真结果表明：运用单神经元自适应PID控制器得出的仿真结果与前面几种控制器进行比较发现,使用单神经元自适应PID控制器时,系统的超调明显减小、响应时间缩短且到达稳态的时间也得到缩短。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-15
  1.1 履带式摊铺机行驶控制系统的研究背景及意义  9-10
  1.2 履带式摊铺机行驶控制系统国内外研究现状  10-13
  1.3 国内外摊铺机行驶控制系统存在差距的原因  13-14
  1.4 论文结构  14-15
    1.4.1 本文研究路线  14
    1.4.2 各章安排  14-15
2 履带式摊铺机行驶控制系统的组成及结构  15-21
  2.1 摊铺机行驶控制系统的基本组成及工作原理  15-19
    2.1.1 摊铺机行驶控制系统的组成  15-16
    2.1.2 摊铺机行驶控制系统的工作原理  16-19
      2.1.2.1 变量泵控制方式  16-17
      2.1.2.2 摊铺机行驶控制系统控制原理  17-18
      2.1.2.3 摊铺机行驶控制系统调速原理  18-19
  2.2 本章小结  19-21
3 履带式摊铺机行驶控制系统模型的建立  21-35
  3.1 各环节的数学模型  21-29
    3.1.1 电-机械转换元件  21-22
    3.1.2 比例方向控制阀  22-23
    3.1.3 阀控液压缸  23-26
    3.1.4 活塞-斜盘模型  26
    3.1.5 泵控马达回路  26-28
    3.1.6 速度传感器  28
    3.1.7 比例放大器  28-29
  3.2 各个环节的传递函数  29-31
  3.3 系统数学模型的建立  31-32
  3.4 模型中各参数的确定  32-34
  3.5 小结  34-35
4 基于AMESim对行驶控制系统动态性能的仿真研究  35-45
  4.1 概述  35
  4.2 仿真软件介绍  35-36
  4.3 在AMESim中建立摊铺机行驶控制系统的仿真模型  36-37
  4.4 履带式摊铺机行驶控制系统动态性能影响因素仿真研究  37-45
5 履带式摊铺机行驶控制系统模糊自适应PID控制  45-71
  5.1 PID控制原理  45-50
    5.1.1 PID控制器结构  45-46
    5.1.2 PID控制器参数的整定  46-50
      5.1.2.1 基于临界增益的Z-N调整法则的PID参数整定  46-47
      5.1.2.2 利用Matlab中的NCD工具箱优化PID参数  47-50
  5.2 模糊控制  50-51
  5.3 模糊自适应PID控制器的设计  51-55
    5.3.1 模糊自适应PID控制器结构  51-52
    5.3.2 确定模糊语言变量  52-53
    5.3.3 确定隶属度函数  53
    5.3.4 系统中PID参数自调整的规则  53-55
  5.4 履带式摊铺机行驶控制系统模糊自适应PID控制仿真研究  55-68
    5.4.1 MATLAB/Simulink仿真软件介绍  55
    5.4.2 MATLAB中建立摊铺机行驶控制系统仿真模型  55-56
    5.4.3 履带式摊铺机行驶驱动系统模糊自适应PID仿真分析  56-61
    5.4.4 基于干扰观测器的模糊自适应PID控制器设计  61-64
    5.4.5 基于干扰观测器的模糊自适应PID仿真分析  64-68
  5.5 本章小结  68-71
6 摊铺机行驶控制系统单神经元自适应PID控制  71-81
  6.1 神经网络概述  71
  6.2 单神经元模型  71-72
  6.3 单神经元自适应PID控制器的设计  72-74
    6.3.1 改进的单神经元自适应PID控制  72-73
    6.3.2 单神经元自适应PID控制器参数整定方法  73-74
  6.4 摊铺机行驶控制系统单神经元自适应PID仿真分析  74-80
  6.5 本章小结  80-81
结论与展望  81-83
  本文总结  81-82
  研究展望  82-83
参考文献  83-89
附录 (攻读学位期间的主要学术成果)  89-91
致谢  91

液压驱动履带式摊铺机行驶控制系统研究

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