汽车低速轮胎试验机滑台位置与速度控制系统研究

论文摘要

近些年来，我国在轮胎试验机的设计和研究方面取得了很大的进展，国内早已研制出了低速轮胎试验机。但是随着人们对轮胎性能要求的不断提高，现有的低速轮胎试验机的检测精度和试验效率已远远达不到要求，所以就要对现有的低速轮胎试验机进行改造，全面地提高试验机的测试精度和试验效率。轮胎的转动是通过低速轮胎试验机动力滑台的纵向往复运动带动的，从而模拟轮胎的真实运动状态。在转动的同时，对轮胎进行垂直、侧偏和侧倾加载，检测轮胎的力学特性，从而检验轮胎的质量是否合格。所以就要对滑台的位置与速度进行精确的控制。本文首先简单推导了阀控对称液压缸的传递函数，接着根据系统的实际工况，选择液压与电器元件，计算出其相关参数，求出滑台位置与速度控制系统的线性数学模型；同时运用现代控制理论列写出系统的状态方程，求出滑台位置与速度控制系统的非线性数学模型。将滑台位置与速度的线性数学模型和非线性数学模型转化成MATLAB的仿真模型，并分别对其进行仿真，得出滑台位置与速度在阶跃信号输入下能够达到的技术指标，然后分别对位置与速度控制系统进行了各种校正，并研究了阻尼特性对系统的稳定性和控制精度的影响，最后将线性模型与非线性模型进行了比较。综合以上研究结果，我们对滑台位置与速度的复合控制系统进行了进一步研究，分析了滑台在不同的位置进行速度与位置控制系统切换的区别，并研究相应的控制策略来实现对滑台位置与速度的复合控制。文章最后给出如何在工程实际中实现对系统的各种校正方法及控制策略。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 论文的背景及主要内容
• 1.1.1 论文的背景
• 1.1.2 研究的内容
• 1.2 液压伺服控制系统概述
• 1.3 零开口四边电液伺服阀控制对称液压缸
• 1.4 MATLAB简介
• 2 滑台位置及速度控制系统线性模型
• 2.1 阀控对称缸传递函数的建立
• 2.1.1 阀的负载压力—流量特性
• 2.1.2 液压缸流量连续性方程
• 2.1.3 液压缸力平衡方程
• 2.1.4 位置控制系统的传递函数
• 2.1.5 速度控制系统的传递函数
• 2.2 位置伺服控制系统设计
• 2.2.1 系统参数的选择
• 2.2.2 模型的确定
• 2.2.3 参数的确定
• 2.2.4 位置控制系统传递函数
• 2.3 速度伺服控制系统设计
• 2.3.1 速度控制系统传递函数
• 3 滑台位置及速度控制系统非线性模型
• 3.1 阀控对称缸的非线性模型
• 3.2 位置伺服控制系统非线性模型的建立
• 3.2.1 阀的输出流量方程
• 3.2.2 工作腔连续性方程
• 3.2.3 力平衡方程
• 3.2.4 伺服阀位移方程
• 3.3 速度伺服控制系统非线性模型的建立
• 3.3.1 阀的输出流量方程
• 3.3.2 工作腔连续性方程
• 3.3.3 力平衡方程
• 3.3.4 伺服阀位移方程
• 4 伺服系统的仿真及其校正
• 4.1 系统校正方法简介
• 4.1.1 反馈校正
• 4.1.2 PID校正
• 4.2 位置控制系统仿真
• 4.2.1 线性模型仿真
• 4.2.2 非线性模型仿真
• 4.2.3 位置控制系统误差分析
• 4.3 速度控制系统仿真
• 4.3.1 速度控制系统线性仿真
• 4.3.2 速度控制系统的非线性模型仿真
• 4.3.3 速度控制系统误差分析
• 5 复合控制系统及控制策略的研究
• 5.1 复合控制系统的研究
• 5.2 控制策略的实现
• 6 结论
• 参考文献
• 附录A 位置控制系统线性模型
• 附录B 带比例环节校正的位置控制系统线性模型
• 附录C 带速度反馈校正的位置控制系统线性模型
• 附录D 带加速度反馈校正的位置控制系统线性模型
• 附录E 位置控制系统非线性模型
• 附录F 速度控制系统线性模型
• 附录G 带加速度反馈的速度控制系统线性模型
• 附录H 带 PID校正的速度控制系统线性模型
• 附录I 速度控制系统非线性模型
• 附录J 速度与位置复合控制系统非线性模型
• 在学研究成果
• 致谢