電液比例閥控缸位置控制系統(tǒng)的研究與應(yīng)用.pdf

1、近年來，隨著電液比例控制技術(shù)的發(fā)展，憑借著成本低、抗污染能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，電液比例閥在許多場(chǎng)合逐漸取代了電液伺服閥。電液比例方向閥能同時(shí)實(shí)現(xiàn)流量和方向控制，并且可以方便地實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制。因此采用計(jì)算機(jī)控制的電液比例閥控缸位置伺服控制系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性好等優(yōu)點(diǎn)，在各個(gè)領(lǐng)域尤其是工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。 根據(jù)本課題中數(shù)控液壓彎管機(jī)的工作需要，選用缸筒固定的單出桿液壓缸作為系統(tǒng)的執(zhí)行元件，由于采用左右兩邊節(jié)流面積相同閥芯的直動(dòng)式比

2、例方向閥來控制非對(duì)稱單出桿液壓缸，加大了對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行位置伺服控制的難度。本文的工作就是針對(duì)該系統(tǒng)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)高性能的控制器對(duì)其進(jìn)行任意點(diǎn)定位和連續(xù)軌跡跟蹤控制的研究。主要內(nèi)容如下： 首先，分析了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作原理，在此基礎(chǔ)上搭建了系統(tǒng)硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，采用Labview和Matlab混合編程環(huán)境實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)控制功能。針對(duì)電液比例位置控制系統(tǒng)的特點(diǎn)，建立了該系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)的數(shù)學(xué)模型并進(jìn)行了一些合理簡(jiǎn)化，該模型表明系統(tǒng)具有高階非線性。

3、通過大量實(shí)驗(yàn)測(cè)定了比例閥的實(shí)際中位電壓和系統(tǒng)的動(dòng)作死區(qū)電壓；并對(duì)系統(tǒng)的輸入輸出特性有了較深刻的理解，為系統(tǒng)控制器的設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。 其次，為系統(tǒng)設(shè)計(jì)了PID控制器，分別對(duì)階躍信號(hào)、方波信號(hào)和正弦信號(hào)的系統(tǒng)響應(yīng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)PID控制器在該非線性系統(tǒng)中的不足并對(duì)其進(jìn)行了改進(jìn)。在階躍和方波跟蹤響應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，控制器在單向點(diǎn)位控制時(shí)誤差較小，但是在跟蹤連續(xù)曲線正弦信號(hào)時(shí)，由于采用對(duì)稱閥控制非對(duì)稱液壓缸，再加上電液比例換向閥死區(qū)的存在

4、，造成在正弦信號(hào)拐點(diǎn)附近誤差較大，雖然采用分段PID控制器效果有所改善，但控制系統(tǒng)的響應(yīng)仍未能達(dá)到較好的效果。 為解決實(shí)驗(yàn)中的上述問題，本文為系統(tǒng)設(shè)計(jì)了普通模糊控制器和模糊自適應(yīng)整定PID控制并進(jìn)行大量的重復(fù)實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明，模糊控制器雖然可以實(shí)現(xiàn)快速的方波響應(yīng)，但難以減小消除穩(wěn)態(tài)誤差，這是由模糊控制器本質(zhì)是PD控制的特點(diǎn)所決定的。故提出了模糊自適應(yīng)整定PID控制，提高了正弦響應(yīng)的跟蹤精度，并在一定頻率范圍內(nèi)都得到了較高精度的正弦