轮胎寿命试验机电液伺服控制系统的设计与研究

论文摘要

轮胎在国民生产的各个领域内都有广泛的应用,随着轮胎工业的发展,高性能的测试轮胎寿命的试验系统必不可缺。然而,我国的轮胎寿命试验机的研究工作却起步较晚,长期以来,主要依靠引进国外设备。近年来,虽然在轮胎寿命试验机的设计和研究方面有了很大的进展,但很多方面仍不能满足市场的需求。本文所设计的轮胎寿命试验机是测量轮胎在各种不同磨损状态下的寿命参数的实验设备,它为轮胎的研制、应用提供了准确的性能实验数据,为新技术的推广提供了可靠的实验资料。本文主要设计了轮胎寿命试验机的电液伺服加载系统,它是用来模拟轮胎在工作过程中所受负载的加载装置,在轮胎寿命试验机台中起着重要作用。设计了加载系统的结构,建立了各个元件及总体系统的数学模型,并对数学模型进行了线性化处理,计算了该系统工作点的线性化系数,得到系统的传递函数;设计了一种模糊自适应PID控制器,它集模糊控制与PID控制的优点于一身,基于专家系统,能够对PID参数在线自整定、自寻优,具有良好的动静态性能,且适应性好;并利用MATLAB中的模糊逻辑工具箱实现了控制器的设计,利用SIMULINK工具箱建立了系统仿真模型,对设计结果进行了仿真分析,由仿真结果可知,系统具有较好的动静态性能,充分验证了系统的可靠性。研究了系统的硬件组成,并采用Visual Basic进行了实时控制系统的软件开发,软件系统界面友好,操作简单,成功的实现了实时数据采集、实时控制决策输出等各部分功能,较好的完成计算机与控制系统之间的通信。在本课题的设计与研究中,主要以实用性为原则,充分考虑了设计方案的可行性。本课题的设计思路和方法具有一定的通用性,可为其他类似系统的设计提供参考。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 轮胎寿命试验机简介
• 1.2 轮胎寿命试验机加载系统方式选择
• 1.2.1 液压伺服技术概述
• 1.2.2 液压伺服控制系统的组成及特点
• 1.2.3 液压伺服系统中的非线性环节
• 1.3 本文研究主要内容及意义
• 1.4 本章小结
• 2 轮胎寿命试验机液压伺服加载系统
• 2.1 概述
• 2.2 电液力伺服加载系统
• 2.2.1 主要技术要求
• 2.2.2 控制方案
• 2.2.3 基本参数确定
• 2.3 本章小结
• 3 液压伺服加载系统数学模型建立
• 3.1 阀控非对称液压缸传递函数
• 3.2 传递函数的简化
• 3.3 系统的各参数对系统动态特性的影响
• 3.4 电液力伺服系统的数学模型
• 3.4.1 线性化数学模型
• 3.4.2 非线性化数学模型
• 3.5 本章小结
• 4 轮胎寿命试验机电液伺服系统模糊自适应PID控制器设计
• 4.1 模糊自适应PID控制
• 4.1.1 PID 控制
• 4.1.2 模糊控制
• 4.1.3 模糊自适应PID 控制
• 4.2 模糊自适应PID控制器设计
• 4.2.1 模糊自适应PID 控制器结构
• 4.2.2 PID 初始参数确定原则
• 4.2.3 输入输出变量的选取
• 4.2.4 精确量的模糊化
• 4.2.5 模糊控制规则的建立
• 4.2.6 输出信息的模糊判决
• 4.2.7 控制系统量化因子、比例因子的选则
• 4.2.8 PID参数在线自校正工作流程
• 4.3 本章小结
• 5 系统的仿真及校正
• 5.1 系统的仿真分析
• 5.1.1 系统仿真技术
• 5.1.2 仿真软件
• 5.2 基于MATLAB的模糊自适应PID控制器设计
• 5.2.1 建立FIS 主框架
• 5.2.2 隶属度函数的确定
• 5.2.3 控制规则编辑
• 5.2.4 控制规则观察
• 5.2.5 控制曲面观察
• 5.3 系统的仿真及校正
• 5.3.1 系统模型的建立
• 5.3.2 程序定义
• 5.3.3 动态特性仿真
• 5.4 本章小结
• 6 计算机控制系统
• 6.1 硬件系统设计
• 6.2 软件系统
• 6.2.1 概述
• 6.2.2 软件系统的编制
• 6.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文目录