電液比例閥控缸位置控制系統(tǒng)的研究與應用.pdf

1、近年來，隨著電液比例控制技術的發(fā)展，憑借著成本低、抗污染能力強的優(yōu)點，電液比例閥在許多場合逐漸取代了電液伺服閥。電液比例方向閥能同時實現(xiàn)流量和方向控制，并且可以方便地實現(xiàn)計算機控制。因此采用計算機控制的電液比例閥控缸位置伺服控制系統(tǒng)具有結構簡單、可靠性好等優(yōu)點，在各個領域尤其是工業(yè)領域得到了廣泛的應用。 根據(jù)本課題中數(shù)控液壓彎管機的工作需要，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式比

2、例方向閥來控制非對稱單出桿液壓缸，加大了對該系統(tǒng)進行位置伺服控制的難度。本文的工作就是針對該系統(tǒng)的特點，設計高性能的控制器對其進行任意點定位和連續(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)的結構和工作原理，在此基礎上搭建了系統(tǒng)硬件實驗平臺，采用Labview和Matlab混合編程環(huán)境實現(xiàn)系統(tǒng)的實時控制功能。針對電液比例位置控制系統(tǒng)的特點，建立了該系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)的數(shù)學模型并進行了一些合理簡化，該模型表明系統(tǒng)具有高階非線性。

3、通過大量實驗測定了比例閥的實際中位電壓和系統(tǒng)的動作死區(qū)電壓；并對系統(tǒng)的輸入輸出特性有了較深刻的理解，為系統(tǒng)控制器的設計提供了依據(jù)。 其次，為系統(tǒng)設計了PID控制器，分別對階躍信號、方波信號和正弦信號的系統(tǒng)響應進行了實驗研究，發(fā)現(xiàn)PID控制器在該非線性系統(tǒng)中的不足并對其進行了改進。在階躍和方波跟蹤響應實驗中，控制器在單向點位控制時誤差較小，但是在跟蹤連續(xù)曲線正弦信號時，由于采用對稱閥控制非對稱液壓缸，再加上電液比例換向閥死區(qū)的存在

4、，造成在正弦信號拐點附近誤差較大，雖然采用分段PID控制器效果有所改善，但控制系統(tǒng)的響應仍未能達到較好的效果。 為解決實驗中的上述問題，本文為系統(tǒng)設計了普通模糊控制器和模糊自適應整定PID控制并進行大量的重復實驗。結果表明，模糊控制器雖然可以實現(xiàn)快速的方波響應，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控制的特點所決定的。故提出了模糊自適應整定PID控制，提高了正弦響應的跟蹤精度，并在一定頻率范圍內(nèi)都得到了較高精度的正弦