基于开关阀的调速型液力偶合器转速模糊控制系统的研究

论文摘要

随着能源短缺的日益严重,调速型液力偶合器以其独特的调速节能优势在许多工业领域得到广泛应用。目前的调速型液力偶合器多以传统的伺服装置构成导管的位置闭环控制,输出转速的动、静态特性受负载影响较大。随着计算机技术和控制理论的研究发展,新型电液控制系统在调速型液力偶合器转速闭环控制中的研究和应用不仅具有现实的可能,也有着特别实际的意义。液力偶合器的结构原理使其具有非线性、时变及滞后等特点,因而用传统的控制理论实现转速闭环控制较为困难。模糊控制是一种不依赖于被控对象数学模型的仿人思维的控制技术,具有较强的智能性,可以体现领域专家的控制思想。本论文以模糊控制策略实现了对调速型液力偶合器的转速闭环控制,大幅提高了控制精度,增强了调速节能效果。本论文主要对调速型液力偶合器及其调速装置的结构原理进行了分析,研发了一种新型的基于开关阀的调速型液力偶合器转速闭环控制的电液控制系统,完成了系统方案设计和元器件的选型;按照模糊逻辑控制思想完成模糊控制算法,设计开发了基于C8051F040单片机的模糊控制器,对模糊控制器的软、硬件进行了模块化设计,详细阐述了各个模块的设计思想。台架实验结果表明,调速型液力偶合器的新型电液模糊控制系统运行稳定可靠,动态响应较好,完全达到预期的控制精度。这表明本论文所采用的控制策略是有效的,可以满足现场实际使用的要求,从而为新型智能化电液控制系统在调速型液力偶合器上的应用研究奠定了基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的背景、提出及研究意义
• 1.1.1 课题的背景
• 1.1.2 课题的提出
• 1.1.3 课题的研究意义
• 1.2 论文研究的相关研究现状
• 1.2.1 液力传动装置的发展情况及现状
• 1.2.2 电液伺服控制的发展研究现状
• 1.3 论文研究的主要内容
• 第二章 调速型液力偶合器及其转速控制
• 2.1 液力偶合器的基本结构和原理
• 2.1.1 液力偶合器的分类
• 2.1.2 液力偶合器的基本结构
• 2.1.3 液力偶合器的工作原理
• 2.2 调速型液力偶合器
• 2.2.1 进口调节式液力偶合器的原理
• 2.2.2 出口调节式液力偶合器的结构
• 2.2.3 调速型液力偶合器节能原理
• 2.3 液力偶合器调速装置
• 2.4 电液速度控制系统的设计方案
• 2.4.1 系统设计的思想
• 2.4.2 系统的结构设计方案
• 2.5 本章小结
• 第三章 基于开关阀的电液控制系统
• 3.1 控制元件
• 3.2 执行元件
• 3.2.1 开关阀
• 3.2.2 液压缸
• 3.2.3 液压泵
• 3.3 检测元件
• 3.3.1 转速传感器
• 3.3.2 转速变送器
• 3.3.3 温度传感器
• 3.3.4 温度隔离变送器
• 3.4 本章小结
• 第四章 转速模糊控制规则和算法分析
• 4.1 模糊控制理论概述
• 4.2 液力偶合器转速模糊控制系统的组成
• 4.3 液力偶合器转速模糊控制器的设计
• 4.3.1 确定输入输出变量及范围
• 4.3.2 标度转换
• 4.3.3 输入输出变量的模糊化
• 4.3.4 模糊规则的制定
• 4.3.5 模糊推理
• 4.3.6 模糊控制输出量的确定
• 4.3.7 逆模糊化
• 4.3.8 模糊控制表
• 4.4 本章小结
• 第五章 模糊控制器软硬件的实现
• 5.1 模糊控制器硬件电路设计
• 5.1.1 模糊控制器系统构成
• 5.1.2 电源模块
• 5.1.3 温度信号采集模块
• 5.1.4 转速信号采集模块
• 5.1.5 按键模块
• 5.1.6 开关阀组驱动模块
• 5.1.7 报警模块
• 5.1.8 通信模块
• 5.2 模糊控制器的软件设计
• 5.2.1 软件设计的总体结构
• 5.2.2 系统初始化模块
• 5.2.3 参数采集模块
• 5.2.4 模糊控制模块
• 5.2.5 通信模块
• 5.2.6 按键模块
• 5.3 本章小结
• 第六章 实验与分析
• 6.1 实验使用的仪器和设备
• 6.2 转速闭环模糊控制实验
• 6.2.1 控制方案
• 6.2.2 控制器各模块的测试
• 6.2.3 结果与分析
• 6.2.4 结论
• 6.3 本章小结
• 第七章 总结与展望
• 7.1 研究工作总结
• 7.2 今后工作展望
• 参考文献
• 附录
• 攻读硕士学位期间发表论文
• 致谢