基于电液伺服系统的力与位置控制研究开题报告

 2021-08-08 12:08

1. 研究目的与意义

在现代工业控制领域,电液伺服系统具有很多其他系统无法比拟的优点,体积小、质量轻、承载能力强、响应速度快等,这也使得电液伺服控制技术成为电液伺服系统的核心技术之一。按照被控量的类型,电液伺服控制技术可分为位置控制系统、力控制系统和速度控制系统。其三者各自的理论已经发展的非常成熟,并广泛应用于各个行业。

与其他的位置控制系统相比,电液位置伺服系统具有传动效率高、系统刚度强、使用寿命长、维护方便、安装方式使设备结构更加紧凑和工作介质为其自身提供润滑作用等优点,使其在各个领域中得到了广泛的应用,因此在应用了电液位置伺服系统的各领域中为达到更加优良的控制效果,对电液位置伺服系统的控制方式及控制性能上也提出了更高的要求。对电液伺服系统进行位置控制研究时,力控制系统也十分关键。提高电液伺服力与位置控制两方面的性能至关重要。

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2. 国内外研究现状分析

2.1伺服控制理论的研究

随着自动化技术的发展和工业系统自动化程度的不断提高,对电液伺服系统的稳定性、快速性、准确性和自适应性等控制品质提出了更高的要求。为了满足这些要求,一方面要提高液压元件本身的制造工艺水平和品质特性;另一方面设计优良性能的控制器成为了技术关键。

孙春亚等人[1]针对伺服系统位置控制过程中的非线性、时变性等问题,设计了基于欧姆龙CP1H PLC的模糊PID位置控制系统。将电液伺服位置控制系统的液压缸目标位移180mm分为三段分别控制,进行了模糊PID位置控制试验,并与PID位置控制试验进行了对比。试验结果表明:模糊PID有效地降低了系统稳态误差和缩短了系统响应时间,有效地提高了电液伺服系统位置控制性能。但是无法有效的改善非线性与不确定性较为严重的系统,而且模糊PID控制的规则较复杂。

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3. 研究的基本内容与计划

3.1研究内容

(1)建立系统的数学模型:以电液伺服系统综合实验台作为研究对象,根据电液伺服系统的工作原理及组成结构建立整个系统的数学模型,并确定电液伺服系统的传递函数;(2)电液伺服控制器的设计:从工程实际应用出发,对位置控制系统和力控制系统分别设计PID控制器和模糊控制器;(3)系统仿真:利用MATLAB软件的模糊逻辑工具箱和SIMULINK工具箱建立系统的控制框图,完成系统的软件控制界面和仿真环境的设置,并对仿真结果进行分析。3.2时间计划

2019.1-2019.2深入学习matlab仿真软件和自动控制系统原理,掌握电液伺服系统的工作原理及组成结构,研究系统数学模型,确定系统的传递函数

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4. 研究创新点

1、针对电液比例位置控制系统的特点,建立数学模型。对于系统的不稳定性,采用PID控制算法对其进行校正,进一步提高了系统的响应速度。

2、对位置控制系统和力控制系统分别设计PID控制器和模糊力控制器,可以有效改善系统的控制精度。

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