【摘 要】
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桥式节能回路通过四个开关阀独立控制气缸两腔的进排气,在实现节能目的的基础上,还可实现多种功能。本文旨在基于数字控制的桥式节能回路,代替比例阀实现气缸位置伺服控制,从
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桥式节能回路通过四个开关阀独立控制气缸两腔的进排气,在实现节能目的的基础上,还可实现多种功能。本文旨在基于数字控制的桥式节能回路,代替比例阀实现气缸位置伺服控制,从而使控制系统成本降低,抗干扰能力增强。本文的主要研究内容如下:(1)基于桥式回路设计伺服系统,采用PWM脉宽调制方式控制高速开关阀,分析阀的功能原理和特性。建立阀控缸系统的非线性数学模型并通过线性化推导出系统传递函数,基于Matlab/Simulink建立了系统的仿真模型。(2)基于PID算法进行位置控制的研究。通过传递函数,分析系统特性,设计计算PID控制参数。针对系统非线性环节,设计流量补偿和摩擦力补偿,并对积分环节进行修改。通过实验验证了 PID配合补偿环节初步实现系统位置伺服控制,但系统轨迹追踪性能较差,且负载变化对控制性能影响较大。(3)为改善PID固定参数的局限性,采用了模糊PID算法,通过模糊控制器在线调节PID控制参数。其中模糊PID控制器的参数是基于经验试凑确定。在此基础上,为进一步提高控制性能,基于遗传算法优化模糊PID控制器参数。通过实验验证了模糊PID显著提高了系统控制性能,且降低了负载变化对系统控制特性的影响。设定工况下,系统阶跃响应无超调量,过渡时间为0.6秒,系统正弦轨迹追踪的相对平均误差为2.5%。基于桥式节能回路实现了位置伺服控制。
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