大慣性負載雙向電液比例張力控制系統(tǒng)研究.pdf

1、具有大慣性負載的電液比例張力系統(tǒng)目前己在眾多領域得到了廣泛應用，例如用于海底電纜敷設的海洋絞車、張力架線機、卷染機等等。由于大慣性負載的作用，張力系統(tǒng)在啟動、加減速的動態(tài)過程中，張力會有大幅的振蕩與波動，相對穩(wěn)定性很差，極易損壞纜繩及引發(fā)安全事故。因此，如何提高大慣性負載張力系統(tǒng)的動態(tài)性能及抗干擾性能，保證張力控制的穩(wěn)定性、準確性和快速性，就成為一個至關重要的問題。而關于這方面的研究并沒有得到足夠的重視。 針對以上問題，論文以具

2、有大慣性負載的負載模擬用張力絞車試驗系統(tǒng)為研究對象，在參閱和分析國內外大量文獻和各類張力系統(tǒng)的基礎上，設計了一種新型的基于比例溢流閥調壓回路并帶有可調節(jié)流控制單元的電液張力復合控制回路。采用理論分析與實驗研究相結合的方法，對所設計的大慣性負載張力系統(tǒng)的變張力控制及抗干擾特性等，進行了較為系統(tǒng)、深入的分析研究。不僅具有學術價值，而且成功地得到了實際應用，具有較高的工程應用價值。為進一步研究應用大慣性負載電液比例張力系統(tǒng)的設計與控制，提供了

3、一定的設計及實驗依據。 有關各章內容分述如下： 第一章首先闡述了張力的形成、基本控制原理及張力控制的必要性，并對當前常用的張力控制系統(tǒng)進行了分類介紹。之后，綜述了電液張力系統(tǒng)的發(fā)展現狀及研究的主要熱點問題。在此基礎上，提出了論文的選題意義和主要研究內容。 第二章首先提出了一種新型的基于比例溢流閥調壓回路并帶有可調節(jié)流控制單元的張力復合控制回路，并對其進行了數學建模與理論分析。指出該系統(tǒng)不僅能有效的進行雙向張力控制

4、，而且可以充分利用節(jié)流元件的壓力一流量增益來增大系統(tǒng)的阻尼比，進而可以提高大慣性負載張力控制的相對穩(wěn)定性。同時針對被控材料為圓柱狀纜繩這一特點，設計了自動排纜機構，實現了纜繩整齊緊密地排列。在章節(jié)最后，介紹了具有大慣性負載的負載模擬用張力絞車試驗系統(tǒng)。 第三章首先對壓力--量增益的選值空間及其實現準則進行了理論分析。通過對校正環(huán)節(jié)為PD控制器的閉環(huán)張力系統(tǒng)動態(tài)性能的理論研究，指出壓力一流量增益有助于解決提高張力響應速度與增大系統(tǒng)

5、阻尼比兩者之間的矛盾。在此基礎上，為了保證大慣性負載變張力控制的快速性、穩(wěn)定性以及準確性，利用張力自反饋這一固有特性，設計了具有動態(tài)邊界的分段變系數PID張力控制算法并通過了實驗驗證。在章節(jié)最后，對定壓調速方案在變張力控制時的控制特性進行了理論探討。第四章引入了一種系統(tǒng)高精度控制策略一自適應魯棒控制方法。通過對該理論的分析與研究，同時根據打卷、退卷工況的不同，設計了直接自適應魯棒電液張力控制方法，并與具有動態(tài)邊界的分段變系數PID張力控

6、制算法一起進行了恒張力精度控制實驗研究。經理論分析與試驗證明，所設計的直接自適應魯棒電液張力控制方法對液壓系統(tǒng)的不確定性參數及卷繞機構參數時變具有很好的解決能力，控制精度高，為今后張力系統(tǒng)的高精度控制提供了一種切實有效的方法。 第五章主要針對打卷時喂入速度發(fā)生變化或者退卷時牽引速度發(fā)生改變這一干擾進行了研究。在基于所設計的電液張力復合控制回路基礎上，提出了一種新型的轉矩控制器與壓力流量增益控制器協同工作的復合控制策略。通過實時改