多轴电液运动控制器设计与研究

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由于液压系统具有输出功率大、响应速度快、传动平稳性高等特点,使其在高压、重载及高精度控制的场合得到了广泛的应用。随着社会需求以及各项技术的飞速发展,在液压变频控制、恒功率控制和多轴同步运动控制等控制方式的需求越来越多。我国对此方面的研究起步较晚,目前为止基本没有通用、成熟的电液运动控制产品。因此,加速发展电液运动控制技术已成为液压控制领域的一个重要研究方向。本文借鉴国外电液运动控制技术的发展经验和机电运动控制器的体系结构,结合当今先进的数字信号处理器芯片(DSP、ARM、FPGA)技术、电液伺服控制技术和工业现场总线网络化技术,设计和实现一种多轴电液运动控制器。首先,在系统硬件电路设计中采用模块化和开放化的设计思想,分别设计了控制器的单元模块电路及通用接口电路,以增强系统的互换性、兼容性和通用性。其次,为适应现代工业控制领域的实时检测和控制,选用μC/OS-Ⅱ嵌入式实时操作系统。在控制算法方面,通过对电液伺服系统和多轴运动控制系统的建模分析,深入阐述了基于T曲线的点位运动控制策略和基于模糊PID的主从同步控制策略,通过在AMEsim环境下建立了液压系统的模型,验证了控制算法的可行性。最后,依据现有实验条件,针对所开发的运动控制器,制定单缸点位控制和双缸同步控制的实验方案,验证控制器的各项性能指标。实验结果表明,所开发的电液运动控制器实现了高速、高精度的点位运动控制和同步运动控制,满足电液运动控制系统的使用要求。
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