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超低速液压机控制系统开发

作　者: 朱荣辉
导　师: 吴爱国
学　校: 天津大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 超低速度变采样周期控制 M/T测速法模糊自适应整定PID
分类号: TG315.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 121次
引　用: 3次
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内容摘要

随着我国国防工业的发展,钛合金被广泛应用于各个领域。钛合金的锻造工艺对液压机提出了新的控制指标。锻造液压机要求能够执行超低速的钛合金锻造工艺,提高金属材料性能。基于超低速液压机的应用背景,采用先进的控制算法,开发超低速液压机控制系统。论文首先介绍液压机和液压机控制系统的发展,提出了超低速液压机的关键技术问题和主要研究内容。并且对超低速液压机结构和运行原理进行分析,考虑到管道对液压机性能的影响,建立含管道模型具有非线性特性的液压机模型。针对超低速度测量问题,采用一种变周期采样的M/T测速法,实现超低速度的高精度测量。进一步,论文研究了液压机的非线性特性和模型的变周期离散化问题。液压机的控制系统采用模糊自适应整定PID控制算法,通过实际的调试经验和混合仿真方法,得到了液压机的模糊控制规律,从而建立起液压机的控制器。经过仿真证明,控制器有很好的超低速度控制性能。在实际应用中,以工业控制计算机和可编程控制器为平台,开发了液压机控制系统。在PLC上实现了超低速度M/T测量算法和模糊PID控制策略,完成了超低速度控制器的开发。实际的运行速度曲线表明,模糊自适应整定PID控制器性能良好,能够在0.002mm/s的超低速度下实现稳定控制,系统达到了国内领先水平。

全文目录

中文摘要  2-3
ABSTRACT  3-6
第一章绪论  6-11
  1.1 锻造液压机  6-9
    1.1.1 锻造液压机原理  6
    1.1.2 锻造液压机的发展历史和趋势  6-7
    1.1.3 锻造液压机的控制系统发展概况  7-9
  1.2 超低速液压机的技术要求  9
  1.3 本课题研究的主要内容  9-11
第二章超低速液压机数学模型  11-27
  2.1 超低速液压机分析简化  11-15
    2.1.1 超低速液压机运行原理  11-13
    2.1.2 超低速液压机结构简化  13-15
  2.2 超低速液压机分析建模  15-24
    2.2.1 比例伺服阀分析建模  15-17
    2.2.2 液压管道分析建模  17-20
    2.2.3 液压缸分析建模  20-22
    2.2.4 超低速液压机整体模型  22-24
  2.3 超低速液压机模型仿真  24-27
第三章超低速液压机变周期控制策略  27-45
  3.1 超低速液压机控制对象分析  27-31
    3.1.1 超低速液压机模型分析  27-28
    3.1.2 超低速液压机特性分析  28-29
    3.1.3 超低速液压机的变周期采样控制分析  29-31
  3.2 超低速液压机的模糊自适应整定PID控制策略  31-35
    3.2.1 常规PID控制原理  31-32
    3.2.2 模糊控制原理和特点  32-34
    3.2.3 超低速的模糊自适应整定PID控制策略  34-35
  3.3 超低速液压机的模糊自适应整定PID控制器设计  35-45
    3.3.1 模糊自适应整定PID控制器设计步骤  35-36
    3.3.2 模糊自适应整定PID控制器的结构  36
    3.3.3 模糊自适应整定PID控制器的模糊化和模糊规则  36-42
    3.3.4 超低速液压机的模糊自适应整定PID控制器仿真  42-45
第四章超低速液压机控制系统实现  45-56
  4.1 超低速液压机控制系统硬件实现  45-49
    4.1.1 磁滞伸缩位移传感器  45-46
    4.1.2 可编程逻辑控制器PLC  46-47
    4.1.3 工业计算机IPC  47-49
  4.2 超低速液压机速度采样测量  49-53
    4.2.1 数字测速法——M法测速  49
    4.2.2 数字测速法——T法测速  49-50
    4.2.3 数字测速法——M/T法测速  50-51
    4.2.4 超低速度变周期测量——M/T法实现  51-53
  4.3 超低速液压机控制系统软件实现  53-56
    4.3.1 超低速液压机的恒速度工艺控制  53
    4.3.2 超低速液压机的恒应变系数工艺控制  53-54
    4.3.3 超低速液压机软件控制系统  54-56
第五章超低速液压机运行效果  56-59
  5.1 超低速液压机的恒定速度试验  56-58
    5.1.1 超低速液压机高速度试验  56-57
    5.1.2 超低速液压机中等速度试验  57
    5.1.3 超低速液压机超低速度试验  57-58
  5.2 超低速液压机的恒应变系数试验  58-59
第六章总结与展望  59-61
  6.1 研究工作的总结  59-60
  6.2 进一步研究工作  60-61
参考文献  61-64
发表论文和科研情况说明  64-65
致谢  65

超低速液压机控制系统开发

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