雙變量電液伺服系統(tǒng)狀態(tài)空間建模及動態(tài)性能研究.pdf

1、近年來，電液伺服泵控系統(tǒng)因其控制精度高、成本低和能耗少等特性在工程實(shí)踐中得到越來越廣泛的應(yīng)用，但是單變量泵控系統(tǒng)在運(yùn)行過程中存在低速特性差，動態(tài)響應(yīng)慢等缺陷，基于此，本文建立了一種變排量與變轉(zhuǎn)速相結(jié)合的雙變量泵控系統(tǒng)，并對系統(tǒng)的構(gòu)成原理、數(shù)學(xué)模型的建立、位置伺服控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真、雙變量泵控系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺的硬件搭建和軟件開發(fā)進(jìn)行了研究。尤其針對改善傳統(tǒng)建模方法的不足，本文利用狀態(tài)空間分析法對雙變量泵控系統(tǒng)進(jìn)行了數(shù)學(xué)模型的建立。
　

2、　本文分析總結(jié)了普通伺服系統(tǒng)的控制特性和最新發(fā)展，構(gòu)建了雙變量電液伺服泵控系統(tǒng)。在傳統(tǒng)斜盤式軸向柱塞泵的排量結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上進(jìn)行改良，設(shè)計(jì)了一種利用伺服電機(jī)帶動滾珠絲杠螺母機(jī)構(gòu)進(jìn)行泵排量實(shí)時(shí)調(diào)整的變量泵，并且給出了變量泵主要結(jié)構(gòu)參數(shù)和運(yùn)動范圍。
　　針對電液伺服系統(tǒng)這一典型的非線性系統(tǒng)，經(jīng)典的傳遞函數(shù)建模方法已然不適用，本文將系統(tǒng)各個(gè)主要環(huán)節(jié)進(jìn)行分塊建模，同時(shí)對系統(tǒng)性能影響甚微的物理量進(jìn)行了合理簡化，根據(jù)每個(gè)模塊所遵循的物理規(guī)律建立了相

3、應(yīng)的微分方程，最后將各個(gè)微分方程相結(jié)合構(gòu)成系統(tǒng)微分方程組，建立了系統(tǒng)狀態(tài)圖，在此基礎(chǔ)上驗(yàn)證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性、能控性、能觀性等基本特性。
　　根據(jù)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型和狀態(tài)圖，在MATLAB/Simulink中構(gòu)建了雙變量電液伺服泵控系統(tǒng)位置控制仿真模型，并以階躍信號和余弦跟蹤信號為輸入量，對系統(tǒng)整體的動態(tài)性能進(jìn)行了分析。此外對影響系統(tǒng)特性的前置放大器增益參數(shù)、排量分配系數(shù)、液壓缸活塞桿截面面積等主要參數(shù)進(jìn)行對比分析，得到了對系統(tǒng)性能影響的

4、規(guī)律特性，為雙變量泵控伺服系統(tǒng)動態(tài)特性研究提供了重要參考依據(jù)。
　　通過對雙變量泵控伺服系統(tǒng)動態(tài)性能的研究，本文設(shè)計(jì)了一種自適應(yīng)模糊PID控制器，以階躍信號和不同頻率的余弦跟蹤信號作為輸入量，分別以PID控制方法和自適應(yīng)模糊PID控制方法對所建立的雙變量電液伺服泵控系統(tǒng)進(jìn)行仿真分析，對比了兩種控制方法的控制性能。結(jié)果證實(shí)了通過自適應(yīng)模糊控制器對PID三個(gè)參數(shù)的實(shí)時(shí)整定，使得系統(tǒng)控制精度和響應(yīng)速度都有了提高。
　　利用固高控制