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无阀电液力控制系统的建模仿真与实验

作　者: 朱桂祥
导　师: 徐本洲
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 力控制系统 泵控非对称缸 结构不变性原理 最优二次型
分类号: TP273.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 176次
引　用: 2次
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内容摘要


传统电液伺服系统因其出力大、响应快、精度高而被广泛应用于航空航天、国防军事以及各民用工业等。但是,传统的电液伺服系统在工作中能量损失较大、对介质的污染非常敏感、制造精度要求很高、造价昂贵、出现故障时不易查找原因、管理维修费用高、对温度的变化也比较敏感。这些弊端极大地限制了传统电液伺服系统的应用。随着交流伺服技术的发展,出现了一种新型电液伺服系统——无阀电液伺服系统,又称直驱式电液伺服系统。它具有电动机控制的灵活性和液压系统出力大的双重优点,具有高效节能、体积小、可靠性高等显著优点,被认为是液压控制系统的重要发展方向之一。本文在查阅了大量国内外文献资料的基础上,综述了无阀电液伺服系统的发展状况,建立了泵控非对称缸的数学模型和无阀电液力控制系统的数学模型。分析了该系统的稳定性、开环、闭环的频率特性,详细探讨了系统的稳态误差的相关概念,并使用Matlab对模型进行了计算机仿真,对系统的动态性能进行了理论分析。针对无阀电液力控制系统的特点,本文采用结构不变性原理和最优二次型控制算法进行校正,对这两种控制算法分别进行了介绍,并对阶跃信号、正弦信号等典型信号响应进行了仿真研究,结果表明,本系统所采取的控制方案合理可行,通过实验验证了理论分析的正确性,得出一些有意义的结论。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章 绪论  8-16
  1.1 引言  8-9
  1.2 液压控制技术发展综述及其现状  9-11
    1.2.1 液压控制技术发展综述  9
    1.2.2 液压控制技术发展现状  9-10
    1.2.3 液压控制技术未来发展的方向  10-11
  1.3 国内外无阀电液伺服系统的发展综述  11-15
    1.3.1 国外无阀电液伺服系统发展情况  11-12
    1.3.2 国内无阀电液伺服系统发展情况  12-13
    1.3.3 交流调速系统的发展概况及其意义  13-14
    1.3.4 无阀电液伺服系统简介  14-15
  1.4 课题的提出和论文的主要工作  15-16
第2章 系统工作原理及其数学模型  16-26
  2.1 引言  16
  2.2 泵控非对称缸系统的工作原理及数学模型  16-22
    2.2.1 流量连续性方程  17-18
    2.2.2 活塞的力平衡方程  18-19
    2.2.3 泵控非对称缸的方块图  19-20
    2.2.4 泵控非对称缸的传递函数  20-21
    2.2.5 传递函数简化  21-22
  2.3 力传感器的数学模型  22-23
  2.4 交流伺服电机的数学模型  23
  2.5 无阀电液伺服系统的力控制系统数学模型  23-24
  2.6 系统稳定性分析  24-25
  2.7 本章小结  25-26
第3章 无阀电液力控制系统的仿真及分析  26-36
  3.1 引言  26
  3.2 仿真参数的选取  26-28
  3.3 系统频率特性分析  28-30
  3.4 系统对不同信号的响应特性分析  30-33
  3.5 系统的稳态误差分析与计算  33-35
  3.6 本章小结  35-36
第4章 系统控制策略研究  36-58
  4.1 引言  36
  4.2 自动控制理论综述  36-37
  4.3 PID控制原理  37-39
  4.4 结构不变性原理  39-44
    4.4.1 结构不变性原理概述  39-40
    4.4.2 结构不变性原理的基本概念  40-42
    4.4.3 无阀电液力控制系统的结构不变性问题  42-44
  4.5 最优二次型控制系统  44-48
    4.5.1 最优控制的基本概念  44
    4.5.2 最优控制的基本内容与定义  44-46
    4.5.3 最优控制的基本理论  46-48
  4.6 采用控制策略后的系统仿真和分析  48-56
    4.6.1 采用双惯性校正  48-49
    4.6.2 采用结构不变性原理校正  49-53
    4.6.3 采用最优二次型校正  53-56
  4.7 本章小结  56-58
第5章 无阀电液力控制系统的实验研究  58-66
  5.1 引言  58
  5.2 实验台简介  58-60
  5.3 控制系统组成与实现  60-62
    5.3.1 控制系统硬件组成  60-61
    5.3.2 控制器的设计与实现  61-62
  5.4 实验结果及分析  62-65
  5.5 本章小结  65-66
结论  66-68
参考文献  68-71
攻读学位期间发表的学术论文  71-73
致谢  73

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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 > 最佳控制、最佳控制系统
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