基于变频调速的闭式回路设计及控制系统研究

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由于传动平稳,调速方便,承载能力大等优良特性,液压动力传动系统在诸多领域获得了广泛的应用。但是在液压传动中由于能量利用率偏低进而造成整个系统的效率较低;因此,液压动力传动中的主要研究方向便是提高效率。所以本课题将变频驱动技术应用于液压传动系统,一方面提高电机的运行效率,另一方面通过直接对动力元件的调速可以简化液压系统结构,减少压力与能量损失,进而提高效率;同时将伪微分反馈控制算法应用于该系统,以改善系统的响应特性。  本论文主要结构与研究内容如下:  第一章首先介绍了变频液压技术的研究背景、发展现状以及实际应用领域,简要说明了课题的研究意义和研究内容,提出了基于变频技术的液压闭式系统。  第二章详细阐述了基于变频技术的液压闭式系统的结构,比较了闭式系统与开式系统的特点,确定了本课题液压系统设计方案,系统各元件的选型,系统的结构设计和计算机检测系统的设计。  第三章主要研究了系统的控制算法,全面分析了伪微分反馈控制和经典PID控制在响应特性、抗干扰特性等方面优劣。对于在实验中可能出现的由于参数设置不当引起的过驱动现象,分析其原因并加以解决。  第四章研究并建立了基于变频技术的液压系统各分系统的数学模型和Simulink模型,进而建立整个系统的数学模型和传递函数。在AMESim环境下构建系统整个模型框架,结合伪微分反馈控制,通过仿真分析系统的响应特性。  第五章首先介绍变频闭式系统的数学模型降阶方法,用来减少控制参数的数目;阐述了伪微分反馈控制算法在PLC上的实现。通过LabVIEW实现上位机与PLC和变频器的通信来实现对整个系统的监控,并建立良好的人机界面。  第六章为论文的主要实验环节,通过两种控制算法的对比实验验证变频闭式液压系统应用伪微分反馈控制在响应性能上优于PID控制,另外也对比了开式系统与闭式系统响应特性的优劣,最后对全文进行了展望和总结。  纵观全文,一方面对于基于变频技术的闭式液压系统进行了全面的分析阐述,另一方面对于伪微分反馈控制对于该系统提高响应特性上做了仿真和实验验证。所取得的结果有助于进一步研究。
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