马达速度控制系统特性分析与控制策略研究

论文摘要

本文首先设计的是一个速度控制系统,采用泵控马达做液压动力机构,阀控液压缸用于泵控系统的前置级,作为变量泵的排量控制机构(即采用位置回路进行泵的变量控制,它由控制轴向柱塞泵斜盘倾角的伺服阀、液压缸、比例放大器组合而成),这种控制方式是改变变量泵的斜盘倾角来控制供给马达的流量,以此来调节液压马达的旋转速度。在控制策略研究方面,速度传感器将液压马达速度信号进行反馈,反馈信号和控制信号的差值,经PID控制器加到内置回路(位置控制系统)的输入端。传统的PID控制器具有原理简单、鲁棒性强等特点,但是对于一些特殊的系统,或者控制精度要求高的系统,常规的PID控制不能很好的满足要求,可将传统的PID控制器加以改进,实现数字PID控制器的离散化,并加入特殊环节,改进比例、积分、微分环节的缺陷,充分发挥各个环节的特点,更好的满足系统要求,达到预期效果。另一方面,对于整个控制系统,每改变一个参数整个系统就会对应发生变化,此外,本系统不仅具有非线性和时变性,在高频段,稳定性相对较差,而且还存在各种干扰问题,在系统建模时,为了简化系统模型及传递函数,不可避免地还要忽略某些特殊因素的影响,因此系统模型会存在不确定性等问题。由于这些干扰和特殊因素的影响,PID控制方法限制了系统的控制效果,所以本节将利用动态鲁棒补偿的方法,改善系统的控制性能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 液压控制技术的发展及趋势
• 1.2 系统的控制特点
• 1.3 研究内容
• 1.4 研究意义
• 2 控制系统各个环节数学模型
• 2.1 阀控液压缸的数学模型
• 2.1.1 阀控液压缸的基本方程
• 2.1.2 阀控液压缸的方块图
• 2.1.3 阀控液压缸传递函数的简化形式
• 2.2 泵控马达的数学模型
• 2.2.1 泵控马达的基本方程
• 2.2.2 泵控液压马达的方块图和传递函数
• 2.3 电液伺服阀的数学模型
• 2.3.1 电液伺服阀的静态特性
• 2.3.2 电液伺服阀的传递函数
• 2.4 速度传感器和比例放大器的数学模型
• 3 控制方法及仿真软件介绍
• 3.1 PID 控制器的基本原理
• 3.2 PID 控制器各个环节作用
• 3.3 PID 控制器的改进
• 3.4 仿真软件介绍
• 3.4.1 MATLAB 仿真软件的选择与简介
• 3.4.2 仿真步骤简介
• 4 泵控马达速度控制系统设计与特性分析
• 4.1 给定参数及技术要求，拟定系统工作原理图
• 4.2 油泵、马达规格及控制油泵用伺服阀的确定
• 4.3 电液速度伺服系统内置回路动态特性计算
• 4.4 电液速度控制系统内置回路的仿真及校正
• 4.5 整个速度控制系统的设计计算与特性分析
• 4.5.1 整个速度控制系统的传递函数
• 4.5.2 整个速度控制系统的动态特性分析及仿真
• 5 系统控制策略研究及控制器设计
• 5.1 引言
• 5.2 动态鲁棒补偿控制
• 5.2.1 动态鲁棒补偿控制原理
• 5.2.2 设计动态鲁棒补偿器
• 5.3 动态鲁棒补偿控制仿真
• 5.4 系统未引入鲁棒补偿器，可变因素对系统的影响
• 5.5 加入鲁棒补偿器后，系统可变因素对系统影响的仿真效果
• 结论
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集