袁利才[1]2004年在《大惯性柔性负载对电液速度伺服系统特性影响的分析与研究》文中认为电液比例技术填补了传统开关式液压控制技术与伺服控制技术之间的空白，已成为流体传动与控制技术中最富生命力的分支。因此在对响应频率要求不高的一般工业应用中，有可能以其廉价、抗污染和节能等优势来取代伺服阀。把电液比例阀成功地应用到闭环控制的系统中并应用先进的控制策略改善它的性能，这对于改造传统工业中使用的开关控制阀和开环比例控制系统具有重要的意义，同时对于发展和完善电液比例控制技术也具有一定的意义。 在钢坯修磨机中，被磨坯料通过液压马达驱动的小车牵引，钢丝绳牵引台车在导轨上运动，负载惯性较大且在传动链中由于有钢丝绳的存在而具有较大的柔性。在实际使用中，小车换向时会产生压力冲击，过高的冲击力常导致牵引钢丝绳的断丝。本文重点对柔性负载系统进行了建模，通过MATLAB仿真，分析了各个因素对钢丝绳受力的影响。 在分析负载特性的基础上，对大惯性、大柔性比例阀控马太原理工大学硕士研究生学位论文达速度系统进行了建模，通过与纯惯性负载的比例阀控马达速度特性仿真比较，分析了柔性负载对比例阀控马达速度系统的影响，提出了改善系统特性的方法和途径。最后使用PID控制器对台车速度控制系统进行了校正，改善了系统的性能。
赵斌[2]2007年在《采用张力控制理论改善大惯性柔性伺服系统的运动刚度》文中进行了进一步梳理电液伺服系统集电气、液压优点于一身，既有电气系统对误差信号的检测、校正和放大的便利，又有液压动力元件响应速度快，抗负载刚性大，液压元件功率—重量比和力—质量比大的优点，实现了被控量的闭环控制，使之成为控制精度最优的伺服系统，其应用已遍及国民经济和军事工业的各个技术领域，特别是负载质量大又要求响应速度快的场合使用最为合适。电液比例技术填补了传统开关式液压控制技术与伺服控制技术之间的空白，已成为流体传动与控制技术中最富生命力的分支。因此在对响应频率要求不高的一般工业应用中，有可能以其廉价、抗污染和节能等优势来取代伺服阀。把电液比例阀成功地应用到闭环控制的系统中并应用先进的控制策略改善它的性能，这对于改造传统工业中使用的开关控制阀和开环比例控制系统具有重要的意义，同时对于发展和完善电液比例控制技术也具有一定的意义。在钢坯修磨机中，被磨坯料通过液压马达驱动的小车牵引，钢丝绳牵引台车在导轨上运动，负载惯性较大且在传动链中由于有钢丝绳的存在而具有较大的柔性。在实际使用中，小车换向时教大的惯性会产生压力冲击，过高的冲击力常导致牵引钢丝绳的断丝，甚至完全断裂，所以经常需要更换钢丝绳，增加了生产成本而且对修磨机的正常工作有很大的影响。本文设计了钢坯修磨机钢丝绳张力控制系统，并且对电液比例阀控非对称液压缸伺服系统的所有液压元件和修磨机柔性负载系统进行了建模，通过MATLAB／SIMULINK仿真，主要分析了预紧力对钢丝绳受力的影响，而且对开环无反馈、力环反馈、位移反馈的仿真结果进行了比较、得出了可靠的结论。最后使用PID控制器对力反馈张力控制系统进行了校正，改善了系统的性能。
孙占文[3]2008年在《基于神经网络PID控制电液负载仿真台的研究》文中认为电液伺服系统具有精度高、响应速度快、能够驱动大惯性负载、功率质量比大和便于和电气控制相结合等特点,因而在工业中得到了广泛的应用。电液伺服加载系统是电液伺服系统的一个重要组成部分,本文所研究的电液负载仿真台是一种在实验室条件下仿真飞行器舵面所受的各种空气动力力矩载荷的试验设备。将经典的自破坏的全实物实验转化为在实验室条件下的半实物的预测性实验,以达到缩短研制周期、节约研制经费、提高可靠性和成功率的目的。在控制领域,由于神经网络具有自学习能力和强大的非线性映射能力,为非线性系统的建模提供了一种有效的解决方法。但是,单纯的神经网络控制也存在收敛速度慢以及容易陷入局部极小值等问题。基于精确模型的常规PID控制具有结构简单、鲁棒性好和可靠性高的特点,但是其参数整定烦琐,常规PID控制是基于准确模型的,以一组固定不变的PID参数去适应那些参数变化、干扰众多的控制系统,显然难以获得满意的控制效果。把神经网络技术和常规PID控制技术结合起来,可以利用神经网络的在线辨识能力有效地解决单神经元PID控制器参数的调节问题,从而实现系统的智能控制。本文首先建立了电液负载仿真台的数学模型并进行简化处理,对其控制性能进行了理论分析,研究结构参数与控制性能的关系,为提高电液负载仿真台的控制性能提供理论基础。本文从控制策略上采用将结构不变性原理和神经网络PID控制相结合的复合控制来提高电液负载仿真台加载精度。首先采用结构不变性原理来对多余力矩进行一次补偿,然后采用神经网络PID控制器对多余力矩进行二次补偿,并且进一步解决电液伺服系统的非线性和不确定性对系统造成的不利影响。仿真表明此策略能够改善系统的动态特性,减小系统的稳态误差,提高系统的自适应能力和抗干扰能力,有效地提高了电液负载仿真台的加载特性。
杨翔[4]2008年在《挖掘机用新型电液比例多路阀的控制策略研究》文中研究说明多路阀作为挖掘机上的关键部件,它的性能与功能直接决定了挖掘机的性能与功能。目前国内市面上的中小型挖掘机用多路阀绝大多数都具有两个特点:一是非电控形式,即对多路阀的操作都是手动直接操纵阀芯动作;二是单阀芯控制方式,即执行机构的进油和回油都是通过一根阀芯来控制。这些特点使得挖掘机难以实现大幅度节能、远程遥控作业、机群协同作业等功能。本课题的研究对象是国内最新引进的一款基于负载口独立控制的挖掘机用新型电液比例多路阀,由于它采用了新颖的结构设计,融合了电子技术,为挖掘机的大幅度节能和远程遥控作业等智能化操作提供了前提条件。本文在建立阀的数学模型的基础上,对其控制策略展开研究,为该阀在国内的设计、生产提供理论指导。本文结合液压挖掘机分析研究了该阀的结构组成、工作原理以及相关的硬件软件构成,并将该阀与传统换向阀对液压执行机构的控制方式进行了比较,指出该阀在控制液压回路上比传统换向阀显示出更大的灵活性。以流体力学和经典控制理论为基础,建立了该阀的数学模型,指出了该阀在先导阀-主阀环节的传递函数与经典阀控对称缸传递函数的差别,对该阀的动态特性进行了分析,讨论了影响该阀动态特性的主要参数;在此基础上,提出使用常规PID控制策略对该阀的主阀芯实施位置控制,仿真结果表明常规PID控制策略适应性不好,难以满足控制要求。引入模糊控制策略,设计了模糊控制器,常规模糊控制的仿真结果表明使用模糊控制策略对主阀芯位置进行控制是可行的,且系统的动态响应品质较好,但是存在较大的稳态误差;基于规则修改的模糊控制对系统的动态响应品质有所改善,但是仍不能消除稳态误差;Fuzzy-PID双模模糊控制器结合了模糊控制和PID控制的优点,系统不仅具有较好的动态响应特性,而且彻底的消除了稳态误差。以铲斗液压操纵回路为代表,建立了该阀及其相关挖掘机液压系统的Amesim/Matlab联合仿真模型,通过实验检测铲斗油缸大腔、小腔压力并与联合仿真模型的仿真结果对比分析,验证了联合仿真模型的正确性,同时也间接证明了该阀采用Fuzzy-PID双模模糊控制策略是行之有效的。
于今[5]2016年在《800MN模锻液压机液压系统设计与同步控制策略研究》文中研究表明800MN模锻液压机主要用于生产各种低塑性的高强钢、耐热钢以及碳素钢和低合金等金属模锻件,是生产航空、舰船、航天、军事、电力、核工业等领域大型模锻件的基础设备。800MN模锻液压机主驱动系统是一个复杂的机电液耦合系统,各参数之间耦合关系十分复杂。因此,主驱动系统的稳定性,快速性,准确性和以及其同步纠偏的研究分析非常重要。本文以主驱动系统及其控制系统为研究对象,围绕液压机主驱动系统控制原理、活动横梁的动态响应特性、同步控制策略等重点内容进行了研究。本文针对800MN模锻液压机的机械结构和工艺动作,对液压机主驱动系统液压回路进行了系统的设计;推导出了模锻液压机主驱动系统的数学模型,通过对该系统的工作缸建压进行了分析,得出了以时间、负载和活动横梁压制速度为输入,工作缸同步驱动活动横梁绕工作缸中心对角线垂线的偏转角度为输出的动态过程。对被动同步控制回路进行了设计和仿真分析,表明同步缸能够较好的实现位置纠偏;建立了液压机主被动混合同步系统的动力学模型,分析了偏载力矩与纠偏力对活动横梁转角的影响;通过ADAMS和AMEsim软件对混合同步系统进行了联合仿真,获得了多种工况下的混合同步曲线,仿真结果表明系统具有较好的控制性能。针对多缸液压同步系统的控制策略进行了归纳,并根据800MN液压机系统的特点提出了基于模型参考自适应的前馈补偿同步调平策略。通过对系统进行了相关的全数字化仿真,通过和作对比,可以发现采用模型参考自适应控制策略比普通的PID控制具有更好的响应速度和动态性能,同步误差符合设计要求。。仿真结果缩比样机试验研究表明,800MN模锻液压机主驱动系统具有较好的位置控制特性和同步纠偏精度,验证了主驱动系统设计和控制方案的合理性,为模锻液压机的主驱动系统设计提供了理论依据,也为后期的液压系统安装与调试以及性能试验提供了参考。本文的仿真研究对提高模锻液压机主驱动系统位置控制性能和同步纠偏性能具有重要的理论价值和实际工程意义。
王思民[6]2009年在《双相对置GMM自传感驱动器及其在水压伺服控制阀中的应用研究》文中进行了进一步梳理传统电液伺服阀以电磁力矩马达作为驱动方式,结构复杂、体积重量大、工作频宽窄、能量密度小、分辩率低、抗干扰能力差,难以满足现代工业对流体控制系统的要求。超磁致伸缩材料(GMM)是近年来出现的一种新型智能材料,具有应变大、响应速度快、能量传输密度高、输出力大等优异性能。利用GMM的优良性能,特别是自传感特性,提出了一种双相对置超磁致伸缩自传感驱动器新概念,以达到无传感闭环控制和同位控制、提高系统响应速度和控制精度、增强系统可靠性、简化系统和降低成本等目的。论文以GMM为基础,以双相对置GMM自传感驱动器及其在水压伺服控制阀中的应用为研究对象,采用理论分析、计算机仿真和实验相结合的方法,对其进行了系统、深入的分析和研究。利用解析法和ANSYS有限元法对柔性铰链微位移放大机构进行了静力学与动力学分析,计算出了放大机构的放大倍数、共振频率以及振型,建立了位移损失和负载力的线性关系,验证了有限元分析方法的准确性。此外,通过建立双相对置GMM自传感驱动器测试系统,分析了测试系统的误差来源及其主要影响因素,并对双相对置GMM自传感驱动器的静态特性及滞回特性进行了实验研究。提出了双相对置GMM自传感驱动器的等效动力学模型,基于Jiles-Atherton物理模型、二次畴转模型和伺服阀结构动力学原理,建立了力反馈二级双喷嘴挡板水压伺服控制阀的磁滞非线性动态模型,即驱动线圈电流→磁场强度→磁畴运动→磁致伸缩→输出应变及位移→阀芯位移之间的动态耦合数学模型,并利用Matlab/Simulink对其静动态特性进行了仿真分析。针对磁滞非线性问题,在基于建立的逆磁滞模型基础上,设计了前馈补偿器,并提出了基于磁滞逆模型与PID反馈控制的理论和方法,从而实现了对伺服阀磁滞非线性特性的有效补偿。通过对双相对置GMM自传感驱动器的机电耦合机理和自传感机理研究,建立了基于自适应噪声抵消原理的机电耦合模型和实时解耦模型。分析了传统的电桥平衡法在实现自传感信号的辨识和提取时存在的问题,建立了一种基于可变电感△L的桥路分析模型,并通过最小二乘均方(Least Means Squares,简称LMS)自适应算法实现了GMM自传感驱动器自传感信号的动态平衡分离技术,建立了基于DSP高速单片机控制器的实时动态平衡信号分离电路。仿真分析表明采用基于LMS的自适应算法能够实现自传感驱动器传感信号有效提取和非失真分离。
杨勇[7]2006年在《多自由度液压伺服系统的控制策略研究》文中提出在多自由度液压伺服系统中，多个通道伺服缸系统同时动作时，它们之间存在强烈的耦合作用，这些耦合问题直接关系到多自由度液压伺服系统的控制效果。深入研究适合多自由度液压伺服系统的控制方法，具有非常重要的理论和实际意义。本课题中的研究对象是实验室模仿空中飞行器的“铁鸟”，其中的舵机系统是一个非常典型而且复杂的多自由度液压伺服系统，它掌管着飞机的飞行方向，同时飞行器舵机也承受着来自强非线性气流、负载等干扰的影响，解决好此系统的控制问题，对于提高飞行器安全指数和改善飞行质量具有重要价值。本文主要研究成果包括以下内容：第一，本文概括介绍了单／多自由度液压伺服系统控制策略的发展历史，对多变量系统解耦控制设计理论的研究进展，尤其是对多自由度液压伺服系统解耦控制策略做了较详细的综述。第二，本文研究了液压伺服系统的模糊滑模变结构控制技术。尽管滑模变结构控制对周围摄动和外界扰动具有较强的鲁棒性，但存在抖振。解决抖振问题是液压伺服控制所关心的问题。基于模糊逻辑理论和准滑模变结构控制边界层调节技术，本文提出了一种基于边界层模糊调节的准滑模变结构控制方法。它能根据液压系统滑模开关平面状态的变化，动态模糊调整滑模边界层的宽度，既能充分发挥滑模变结构控制高频切换鲁棒性强的作用，又能降低系统稳态误差，保证响应速度，把滑模变结构控制的抖振控制在液压伺服系统有效工作的允许范围之内。第叁，为了平衡减弱滑模变结构控制抖振和保持稳态控制精度的设计冲突，本文提出了一种基于协调优化算法的滑模变结构控制方法。它以稳态误差和控制切换频率作为系统优化性能指标，基于稳态误差的边界层宽度调节规则，采用协调优化遗传算法优化边界层宽度调节率，并把它加入到滑模变结构控制的非线性项中，以实现对液压伺服系统的滑模变结构优化控制。所提出的控制方法，较成功地解决了滑模变结构控制的设计冲突问题，即在滑模变结构控制系统软化控制信号与保持稳态控制精度之间实现了综合协调，可以在不削弱鲁棒性的条件下，最大限度地柔化高频切换控制作用，保证较高的控制精度。值得注意的是，在滑模中结合采用多目标优化技术，边界层宽度调节得到优化，从而更有效地协调滑模变结构控制的设计冲突。而且，所提出的方法更有利于使滑模变结构控制作用适应液压伺服系统的实际控制约束。第四，本文研究了基于dSPACE的液压伺服系统半实物控制仿真技术和协同控仿真技术，并提出了一种基于HOPSAN和MATLAB／SIMULINK的协同控制仿真技术，仿真结果证实了其有效性。它可以将液压、机械电子、控制理论与控制工程等不同研究学科领域进行交叉和融合，构成一个更综合、更切合实际的混合异构层次化控制仿真系统，并根据一定的规则协同分布式运行，产生控制结果，形成多领域协同控制仿真技术，为协同研发液压伺服控制系统搭建一个支撑平台，有利于降低研发成本，优化系统性能，保护环境。第五，本文简要介绍了多自由度液压伺服系统的解耦控制方法。基于多自由度液压伺服系统中各通道之间的耦合关系，提出了解决多自由度液压伺服系统中通道间耦合干扰的基本设想。第六，本文建立了实验室飞行器“铁鸟”多自由度液压伺服系统的机理模型、HOPSAN模型以及MATLAB／SIMULINK模型，为深入开展对多自由度液压伺服系统的控制研究打下了基础。第七，本文研究了实验室飞行器“铁鸟”多自由度液压伺服系统方向舵的综合控制。首先，为了稳定此飞行器多自由度液压伺服系统，在忽略交联耦合的情况下，分别为单输入单输出(SISO)两个液压缸子系统设计滑模变结构主控制器；其次，基于Baumgarte解耦控制设计方法和近似系统模型，根据所期望的解耦响应，为多输入多输出(MIMO)耦合系统设计由前馈和输出状态反馈解耦控制矩阵对(T，K)组成的解耦控制器；然后，把未完全解耦的部分视为对两个单通道液压伺服系统的外干扰d(d_(21)，d_(12))，构造协调优化算法，提高单通道滑模变结构控制精度，加强抗干扰鲁棒性能，克服未完全解耦的这部分干扰。实验结果表明，所提出的综合控制方法，取得了令人满意的控制效果。文章最后给出了全文的研究总结和未来的研究展望。
参考文献：
[1]. 大惯性柔性负载对电液速度伺服系统特性影响的分析与研究[D]. 袁利才. 太原理工大学. 2004
[2]. 采用张力控制理论改善大惯性柔性伺服系统的运动刚度[D]. 赵斌. 太原理工大学. 2007
[3]. 基于神经网络PID控制电液负载仿真台的研究[D]. 孙占文. 沈阳工业大学. 2008
[4]. 挖掘机用新型电液比例多路阀的控制策略研究[D]. 杨翔. 中南大学. 2008
[5]. 800MN模锻液压机液压系统设计与同步控制策略研究[D]. 于今. 重庆大学. 2016
[6]. 双相对置GMM自传感驱动器及其在水压伺服控制阀中的应用研究[D]. 王思民. 北京工业大学. 2009
[7]. 多自由度液压伺服系统的控制策略研究[D]. 杨勇. 中南大学. 2006
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