基于PID策略的电液比例泵控马达速度控制系统研究

论文摘要

泵控马达系统以其系统效率高,发热小,寿命长,转动惯量小,响应速度快的优点,适用于高速、大功率应用,在军用和民用领域均有应用。随着技术进步,电液比例技术做为计算机与泵控马达控制系统连接的接口,被广泛应用在工业领域,而在某些应用场合下,系统的负载变化频繁,速度容易受到外界干扰的影响,系统的参数会随着工作过程的变化而变化,是一类典型的非线性不确定系统。寻找一种更好的控制系统以克服外负载和系统模型变化而产生的干扰成为目前研究的一个重要课题。本论文首先从电液比例技术的产生背景介绍了电液比例技术的发展概况,以及电液比例技术组成及其特点。针对电液比例控制试验台上的泵控马达系统的组成、液压回路原理,根据其所遵循的物理规律建立了系统的数学模型。在此基础上设计了PID控制器,采用了PID控制和单神经元自适应PID控制两种策略,分别采用了积分分离PID和单神经元自适应PID控制方法对系统进行Matlab仿真,分析了这两种控制策略在外负载扰动下的响应,得出了相应的马达转速响应曲线图。从仿真的结果上看,因为单神经元自适应PID具有神经元网络学习与自适应能力,大大降低了泵控马达控制系统对系统传递函数的依赖性。说明了采用单神经元自适应PID控制器作为变量泵控马达系统的控制方法是比较适用的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 电液比例控制技术概论
• 1.1.1 电液比例控制技术的含义
• 1.1.2 电液比例技术的形成及其发展
• 1.1.3 电液比例系统的组成
• 1.1.4 电液比例控制系统的特点（从工程应用的角度）
• 1.2 神经元网络概述
• 1.2.1 神经元网络的概念
• 1.2.2 神经元网络的特点
• 1.3 PID 控制的特点及其和神经元网络的结合
• 1.3.1 传统PID 控制的特点
• 1.3.2 神经元网络和PID 控制相结合的研究现状
• 1.4 本文所研究的主要内容
• 第二章 泵控马达实验台概述
• 2.1 泵控马达实验台系统介绍
• 2.1.1 实验台液压系统
• 2.1.2 实验台电气系统
• 2.2 泵控马达系统工作原理
• 2.2.1 泵控马达系统的组成
• 2.2.2 泵控马达系统液压原理
• 2.3 泵控马达系统调速原理
• 第三章 建立泵控马达系统数学模型
• 3.1 时域数学模型
• 3.1.1 电—机械转换元件
• 3.1.2 阀控液压缸
• 3.1.3 活塞—斜盘倾角
• 3.1.4 泵控马达回路
• 3.1.5 速度传感器建模
• 3.1.6 比例放大器
• 3.2 开环传递函数
• 3.3 模型中各参数的确定
• 3.4 初步判断系统的稳定性
• 第四章 泵控马达系统PID 控制
• 4.1 PID 控制原理
• 4.2 位置式PID 控制算法
• 4.3 数字PID 算法的改进
• 4.4 泵控马达速度控制系统PID 控制器的设计与仿真
• 4.4.1 PID 控制器的设计
• 4.4.2 采样周期的确定
• 4.4.3 PID 控制器参数的整定
• 4.4.4 泵控马达速度控制系统PID 控制器的仿真
• 第五章 泵控马达系统单神经元PID 控制
• 5.1 单神经元模型
• 5.2 单神经元PID 控制
• 5.3 单神经元自适应PID 控制器及其学习算法
• 5.3.1 单神经元自适应PID 控制器学习算法的改进
• 5.3.2 单神经元自适应PID 控制器参数整定方法
• 5.3.3 泵控马达单神经元自适应PID 控制系统仿真
• 第六章 结论与展望
• 结论
• 展望
• 参考文献
• 致谢