电液式振动台计算机控制系统的研究

论文摘要

电液式振动台以其优良的性价比在工业中获得了广泛的应用,一直是研究领域关注的一个重点,伺服控制器作为其控制核心尤显重要。大多电液式振动台的控制操作是仪表式的,在系统维护、扩展和升级等方面受到极大地限制。论文采用计算机控制系统对振动台进行控制操作,满足了当今数字化的需求。论文以现有的电液式振动台液压传动系统为基础,搭建控制系统并对其进行研究。首先,建立电液式振动台的线性化数学模型,对电液伺服控制系统的动态特性进行分析,得出其非线性本质的特点;其次,结合现有的电液式振动台研究对象,提出其控制系统的设计要点和伺服控制器的设计指标,对控制器的控制策略进行具体研究,设计出两类控制器,即基于Ziegler-Nichols参数整定经验公式的PID控制器和模糊控制器;对控制系统的动态响应特性及跟踪能力进行MATLAB数字仿真,对PID控制器和模糊控制器的控制行为分别做仿真实验并进行比较;最后,采用计算机结合数据采集卡、伺服放大器等组成伺服控制器的硬件系统,使用Visual C++6.0作为开发工具编写控制软件,对电液伺服控制系统进行联机调试,对系统进行测试实验,得到伺服控制系统的动态特性等参数并对实验结果进行分析。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 课题来源与研究意义
• 1.2 电液式振动台的国内外发展及现状
• 1.3 电液伺服控制器的国内外研究现状
• 1.4 电液伺服控制技术简介
• 1.5 本文主要工作
• 2 电液伺服控制系统的原理及设计分析
• 2.1 电液式振动台的工作原理
• 2.2 电液伺服控制系统的工作原理及组成
• 2.2.1 电液伺服控制系统的工作原理
• 2.2.2 电液伺服控制系统的组成
• 2.3 电液伺服控制系统的动态特性分析
• 2.4 伺服控制器的设计要求
• 2.4.1 伺服控制器的设计要求
• 2.4.2 本课题对控制系统设计的技术指标要求
• 2.5 本章小结
• 3 伺服控制器控制算法的设计与分析
• 3.1 控制器的参数调整与校正
• 3.1.1 振动台控制系统参数调整问题的提出
• 3.1.2 控制器的参数校正
• 3.2 PID 控制器的设计
• 3.3 模糊控制器的设计
• 3.3.1 模糊控制系统的的工作原理
• 3.3.2 模糊逻辑控制器的具体实现
• 3.4 电液式振动台控制系统的数字仿真研究
• 3.4.1 仿真对象和模型
• 3.4.2 仿真内容与分析
• 3.5 本章小结
• 4 伺服控制器软硬件系统设计
• 4.1 伺服控制器的组成及控制原理
• 4.2 伺服控制器硬件系统的设计
• 4.2.1 计算机系统
• 4.2.2 模拟量输入通道
• 4.2.3 模拟量输出通道
• 4.3 伺服控制器软件系统的设计
• 4.3.1 软件的总体设计
• 4.3.2 高精度定时器实现模块
• 4.3.3 波形信号发生模块
• 4.3.4 PID 控制算法实现模块
• 4.3.5 模糊控制算法实现模块
• 4.3.6 实时曲线显示模块
• 4.4 本章小结
• 5 电液式振动台系统实验
• 5.1 电液式振动台硬件系统搭建
• 5.1.1 数据采集卡的安装与设置
• 5.1.2 伺服放大器的连接
• 5.1.3 位移传感器的安装与连线
• 5.2 系统软、硬件调试
• 5.2.1 系统硬件调试
• 5.2.2 系统软件调试
• 5.3 系统实验
• 5.3.1 系统动态响应特性的测试实验
• 5.3.2 系统跟随性能的测试实验
• 5.4 实验结果及分析
• 5.5 本章小结
• 6 结论与展望
• 6.1 本文完成的主要工作和结论
• 6.2 今后工作的展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• A. 读硕士学位期间发表的论文目录