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混合灵敏度控制方法在直驱式液压系统中的应用及实验研究

作　者: 王丽智
导　师: 王洪杰
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 流体机械及工程
关键词: 鲁棒H_∞控制直驱电液伺服系统混合灵敏度控制
分类号: TP271.31
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 196次
引　用: 2次
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内容摘要

现代液压伺服系统,由于工况的变化以及一些不确定因素,所以普遍存在较大程度的参数变化和负载干扰。对于位置控制系统来说,传统的液压系统具有功率密度比大、精度高、响应快等优点,广泛用于航天、航空、机械等国防及民用行业中。直驱式电液伺服系统使用交流伺服电机代替传统的电液伺服阀,通过改变泵的转速来改变其输出流量,所以其具有节能高效、体积小、结构简单、对油液过滤精度要求低且易于实现计算机控制等显著优点,是目前液压控制新的发展方向之一。本文在查阅国内外有关文献的基础上,综述了国内外电液伺服系统和鲁棒控制发展的概况以及直驱式电液伺服系统的工作原理。着重解决了控制理论在实际直驱液压系统中应用所遇到的问题,特别是鲁棒性能设计中遇到的问题。文中建立了交流伺服电机以及直驱式电液伺服系统的数学模型,并针对系统特点以及鲁棒控制中混合灵敏度理论设计了鲁棒H_∞控制器,确定了相关参数。之后,针对系统不同的惯性负载及脉冲干扰,进行了阶跃信号和正弦信号响应仿真研究。在设计鲁棒H_∞控制器的过程中,为了减少控制器的阶次,对原系统模型进行了降阶处理。并且为满足控制器的求解条件以及权函数能够很好的反应系统的性能要求,反复进行了权函数的选取。由于系统也存在着快速性差的问题,为此本文根据鲁棒控制的思想,结合PID控制完成了直驱式电液伺服系统的仿真及实验。针对系统的鲁棒稳定性、稳态精度以及抗干扰能力,进行了变负载、变电机转速实验。结果表明,应用在直驱式液压系统中的H_∞混合灵敏度方法能够有效地提高系统精度,增强系统的抗干扰能力。实验结果验证了理论分析的正确性,基本实现了预期目标。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
第1章绪论  8-17
  1.1 引言  8-9
  1.2 液压伺服控制系统综述  9-11
    1.2.1 液压伺服系统现状及发展  9-10
    1.2.2 直驱式电液伺服系统  10-11
  1.3 控制理论概述  11-16
    1.3.1 控制理论的发展  11-12
    1.3.2 鲁棒控制综述  12-13
    1.3.3 H_∞控制发展综述  13-16
  1.4 论文的主要工作  16-17
第2章系统工作原理及数学模型  17-28
  2.1 引言  17-18
  2.2 直驱电液伺服系统原理  18-19
  2.3 系统各部分数学建模  19-23
    2.3.1 泵控缸系统的数学模型  19-22
    2.3.2 交流调速系统模型  22-23
    2.3.3 位移传感器的数学模型  23
  2.4 直驱式电液伺服系统的数学模型  23-24
  2.5 系统开环传递函数的确定  24-25
  2.6 系统稳定性分析  25-26
  2.7 系统采样周期的确定  26-27
  2.8 本章小结  27-28
第3章系统控制策略研究及H_∞控制器设计  28-43
  3.1 引言  28-29
  3.2 PID控制  29-30
  3.3 H_∞混合灵敏度控制  30-35
    3.3.1 三块问题  30-34
    3.3.2 两块问题  34-35
  3.4 H_∞混合灵敏度控制器的设计  35-42
    3.4.1 H_∞灵敏度控制的标准控制问题  36-38
    3.4.2 选择补灵敏度函数的加权函数W_T(s)  38-39
    3.4.3 选择灵敏度函数的加权函数W_S(s)  39-40
    3.4.4 控制器的设计  40-42
  3.5 本章小结  42-43
第4章系统仿真及实验分析  43-58
  4.1 引言  43-44
  4.2 直驱系统仿真  44-47
  4.3 直驱式电液伺服系统的实验研究  47-57
    4.3.1 实验系统原理图及原理  47-49
    4.3.2 实验台的组成与简介  49-51
    4.3.3 变负载情况下的实验分析  51-53
    4.3.4 降转速实验分析  53-55
    4.3.5 变转速、变负载情况下的实验分析  55-57
  4.4 本章小结  57-58
结论  58-60
参考文献  60-66
攻读学位期间发表的学术论文  66-67
致谢  67

混合灵敏度控制方法在直驱式液压系统中的应用及实验研究

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