一、基于PWM高速开关阀的液压位置系统最优预见控制研究(论文文献综述)
孟家舟[1](2021)在《基于高速开关阀的三位四通水压比例阀流量平滑控制研究》文中研究指明液压系统中常用油液或者水作为介质,但由于全球气候变暖、冰川消融等环境问题的出现,油液压的发展受到限制。水液压因其无污染的突出特点,成为液压行业近年来的热门发展趋势。随着电子信息和数字化产业的快速发展,其控制精度高、频响快等优点促使数字阀、阀用驱动器等机电一体化产品,得到大幅的创新和应用。本文以基于高速开关阀的水压三位四通比例换向阀(已加工)作为研究对象,主要做了以下研究:首先对国内外高速开关阀及水、油压比例阀的相关产品的结构和控制器做了较为充足的调研,并结合已有的水压比例换向阀作为结构支撑,分别对高速开关阀、主阀以及高速开关阀控主阀三部分各自建立数学模型,分析了占空比对高速开关阀的流量控制特性、主阀的压力-流量特性以及高速开关阀控主阀在不同占空比PWM信号下的流量特性的影响。其次设计了高速开关阀的驱动电路。与普通的功放板不同,该驱动板将功放部分、过流保护部分以及其供电电源部分的电路进行集成。在Multisim电路仿真软件中搭建了完整的电路模型,并对电路各部分功能进行仿真分析,结果显示基本达到了抑制PWM信号反电动势的效果。接着使用DXP硬件电路设计软件,完成了对该电路PCB板的绘制和加工工作。最后对STM32F407为主控制芯片模块、CAN通信模块、各供电模块、SDRAM内存模块及位移传感器信号采集模块等小模块进行原理分析和设计。在硬件电路部分设计完成后,基于PID和模糊PID两种控制算法,结合阀控缸系统数学模型,在Matlab软件中的simulink模块下进行PID参数整定、模糊规则的制定以及整体控制系统的模块搭建。通过仿真分析,能实现较理想的优化效果。另外,在Keil C软件中对以上两种控制算法的程序、A/D转换程序及PWM信号生成程序进行编译并成功下载到STM32F407核心板。最后利用搭建完成的阀控缸系统对驱动板功能以及两种控制策略进行试验测试。试验结果表明:两种控制策略都能对该系统的流量平滑性起到优化效果,但比较而言,模糊PID控制算法的优化效果更好。此外对于其他液压系统的数字化控制,也可采用类似控制思路。
陈秋[2](2021)在《主被动假肢膝关节阻尼控制》文中指出科学技术水平的不断提高,在为我们提供便利的同时,也给我们带来潜在的危险。我国目前由于车祸、疾病而截肢的患者逐年升高,作为能够代替截肢患者,实现自然行走的假肢,其智能性,可靠性和便利性成为穿戴者选择假肢产品的考虑因素。但目前我国假肢技术水平仍然与国外产品存在很大差距,大多数性能优良的假肢产品均来自国外发达国家,且价格昂贵。为了提高大腿截肢患者的运动能力,解决截肢患者穿戴假肢产品实现自然行走的迫切需求与膝关节假肢产品的目性能不足之间的矛盾,促进高性能假肢膝关节平民化,提高我国假肢科研技术水平具有非常重要的社会价值与现实意义。本论文在国家重点研发计划“膝踝一体化仿生智能下肢假肢关键技术与应用研究”项目资助下,在对健康人体行走规律进行研究的基础上,结合液压驱动技术相关知识,并加入良好的控制算法,设计一款低能耗、低成本、控制结构简单且环境适应能力强的主被动混合型下肢假肢膝关节,并重点针对被动状态下膝关节假肢的阻尼控制开展研究。具体内容如下:首先完成对健康人膝关节的结构及行走规律进行研究,同时对行走过程中膝关节、踝关节和髋关节的角度进行数据采集,并对下肢假肢行走过程中的运动学与动力学进行分析,为后续的研究工作提供基础。其次,根据假肢膝关节所需满足的功能基础之上,完成假肢膝关节液压系统的原理设计及假肢的机械结构设计,并进行相关液压元件的选型。之后,建立相关液压元件的数学模型,并对控制策略进行研究。本课题在传统PID控制基础之上,利用粒子群算法,实现了参数的自动调节。并对其控制结果进行了分析比对,证明了粒子群算法的可靠性和实用性,能够满足下肢假肢在被动模式下阻尼力的调节。最后,对假肢零件进行加工装配,并完成阻尼力的测试验证实验和行走过程时步态特征的测试实验,验证了控制系统的有效性和机械结构的可行性。
俞军涛,占昊,王丽,焦宗夏[3](2021)在《压电式高速开关阀控液压缸位置系统》文中进行了进一步梳理针对开关阀控液压缸位置分辨率低、响应慢的问题,设计了压电式高速开关阀控液压缸位置系统。首先,建立开关阀控液压缸位置系统模型,分析了PWM载波频率对开关阀流量特性的影响规律,采用基于差动流量的双阀结构,实现液压缸负载流量的非线性补偿,减小开关阀死区对系统静、动态性能的影响。然后,分析双阀控制式液压缸系统负载脉冲流量的影响因素,得到了开关阀控液压缸位置抖振的产生机理,比较基于脉冲流量的PWM、PAM、PFM控制方法。最后,依据压电式高速开关阀流量特性,提出了PWM+PAM的复合控制方法,根据误差信号及其变化,调节占空比和流量幅值,实现液压缸位置的快速、精确控制。仿真及实验结果表明:系统定位精度将近1%,为高速开关阀及其控制系统应用提供了理论基础。
徐龙[4](2020)在《高速开关阀组先导控制三位四通水压数字比例阀研究》文中指出水压传动技术因其安全、环保、低成本的显着优势,广受国内外液压行业的青睐,尤其在自然环境日益恶化的今天,成为了学科发展的热点话题。水压比例阀作为水压传动技术中的重要控制元件,其性能直接影响水压系统的控制性能。随着数字化时代的到来,液压行业同样受到了数字化浪潮的冲击。高速开关阀因其结构简单、响应速度快、可不经D/A转换而直接接受数字信号的优势,成为了数字化液压道路上的基石,被广泛用作数字式液压元件的先导组成部分。本文研制了一种基于高速开关阀的水压比例阀,主要工作如下:在调查大量国内外研究资料的基础上,针对产品需求,确定该水压比例阀额定流量30L/min,额定压力10MPa。基于高速开关阀高频、小流量的特点,设计了一种自带主阀芯的水压高速开关阀,其主级与先导级均采用板阀结构,降低加工难度的同时提高密封可靠性。首先对水压高速开关阀存在的技术难点提出相应的解决措施后进行阀体与电磁铁的参数计算与结构设计,并采用Maxwell电磁仿真软件对电磁铁磁场分布特性及输出电磁力进行仿真分析。在水压高速开关阀的研究基础上,研制了一种水压比例阀。采用四组水压高速开关阀集成为全桥液阻网络,通过控制电磁铁的得电顺序实现三位四通比例控制性能,对集成化设计中所存在的技术难点进行分析的基础上进行机-液动力学理论分析,完成水压比例阀模型建立。采用Fluent流场仿真软件对主阀口流场特性进行分析,发现流道内存在漩涡引起压力损失,导致气蚀现象的发生,重新对主阀口流道进行优化设计基本消除了这一现象。最后,加工出了水压高速开关阀及水压比例阀样机,并对其动、静态特性进行了试验研究。试验结果表明:样机具有较好的压力、流量控制特性,其动、静态特性基本满足设计要求,具有较好的研究价值与应用前景。
胡超春[5](2020)在《基于桥式节能回路的气缸位置伺服控制研究》文中提出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显着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。
杨育程[6](2020)在《机器人用液压伺服关节非线性自适应鲁棒控制研究》文中提出液压伺服关节是组成液压机器人的基本部件,其控制响应特性直接影响机器人的动态性能。本文针对叶片摆动缸式机器人旋转伺服关节的电液伺服系统中存在的多种非线性因素以及不确定因素扰动影响的问题,为提高电液伺服系统的控制精度和鲁棒性,提出了基于常规PID控制、模糊自适应PID、反馈线性化滑模变结构控制三种控制器,并通过仿真试验对控制器的控制性能作对比分析,最后总结得出控制性能最佳的一种控制器。首先,针对液压伺服系统中常用的伺服阀、比例阀、电磁式高速开关阀进行比较与分析,得出电磁式高速开关阀的控制性能、响应特性以及抗污染能力更强,在设计系统回路时采用电磁式高速开关阀进行系统的控制,随后建立电磁式高速开关阀的仿真模型对其性能进行分析与验证,得出可用于提高其响应特性的方法。其次,分析整个阀控伺服关节的数学模型,得出其流量特性方程以及力矩平衡方程,明确伺服关节系统的预期性能指标,随后对所要应用的三种控制器进行理论与控制原理分析,之后结合伺服系统的数学模型进行控制器的设计。最后,利用Amesim与Matlab软件搭建系统的仿真模型,编写控制函数,验证控制器的性能。通过仿真对比分析得出,在理想状态即系统无干扰状态下,三种控制器都能够迅速、稳定的跟踪目标曲线进行运动,其中反馈线性化滑模变结构控制器的响应速度最快,跟踪误差最小;在系统存在时变负载干扰的状态下,三种控制器的响应速度都略有下滑,其中常规PID、模糊自适应PID跟踪曲线出现明显波动,而滑模变结构控制器在达到滑模面后稳定运行;在此之上,叠加液压油源波动的干扰来进一步考验滑模变结构控制器的鲁棒性,结果显示其跟踪状态依旧稳定,由此得出,滑模变结构控制系统的启动速度更快、抗冲击扰动能力强,鲁棒性极佳,且该控制器控制下的伺服关节各项指标能够达到预期目标,甚至优于预期目标,满足了其在机器人领域的应用要求。
蒋东廷[7](2020)在《数字阀组PWM与PCM复合控制研究》文中指出近年来,随着微电子技术的发展和人们对工业绿色化、智能化的日益需要,数字液压技术逐渐成为学者研究的热点。本文针对数字液压元件中的核心数字液压阀进行研究,数字液压阀可以分为PWM控制高速开关阀和PCM控制并联阀组两类。其中PWM控制高速开关阀动态特性好但输出流量小,而PCM控制并联阀组输出流量大但动态特性较差。本文将上述两种类型优势互补,提出PWM与PCM复合控制数字阀组,并开展了以下内容的研究:(1)数字阀组构型设计方法。依据流量区域划分方法给出数字阀组的编码形式应满足等步长原则,综合分析数字阀组的输出流量精确和冲击等关键因素,给出其评价指标,包括多种编码形式下的流量偏差、平均冲击程度、冗余度及状态切换流量冲击程度。提出一种基于最佳匹配系数的数字阀组构型设计方法,该方法的意义在于提供了一种定量判断各编码形式对系统的匹配程度,为数字阀组构型奠定理论基础。(2)高速开关阀建模及特性分析。通过搭建高速开关阀的电磁场、流场及机械部分数学模型及仿真模型,分析其在不同工况下的动静态特性,指出高速开关阀静态特性曲线中各区域生成机理,并得到了静态特性曲线中各区域与占空比的函数关系,为数字阀组控制优化提供理论支撑。(3)数字阀组流量控制方法研究。通过建模分析,明确了数字阀组状态切换过程中的流量冲击主要由高速开关阀控制信号延迟及开关阀组启闭延迟时间两方面引起。在此基础上,进一步分析了不同启闭延迟时间对流量冲击的影响程度,为数字阀组时滞控制提供理论基础。通过时滞控制方法及代价函数控制方法,实现数字阀组输出流量的精确平稳,研究结果为数字阀组的流量控制提出了一种可行方案。
宗书宇[8](2020)在《高速开关阀的关键性能研究》文中指出电子限滑差速器是汽车驱动桥的核心组成部分,能够提高汽车的安全性、操作稳定性和通过性,使汽车即便在恶劣复杂的工况下也能良好的行驶。而高速开关阀作为电子限滑差速器的关键执行元件,其性能的优劣会直接影响电子限滑差速器的性能,进而影响车辆的驾驶性能。因此,研究高速开关阀的性能具有十分重要的实际意义。本文以高速开关阀为研究对象,通过理论分析、仿真建模和试验的方法展开相关研究,主要研究内容如下:(1)分析电子限滑差速器和高速开关阀的机械结构与工作原理。从高速开关阀实际运用时的工作状态出发,提出本文的研究重点,即高速开关阀的电磁力特性和开关特性。针对所研究的高速开关阀,通过拆解和分析,建立其电路、磁路、流场和机械运动的理论数学模型,并对关键特性进行了理论分析,为后文分析仿真结果奠定良好的理论基础。(2)在Ansoft Maxwell中搭建带有隔磁环式导套的高速开关阀的电磁仿真模型,研究参数对电磁力特性的影响规律。根据高速开关阀的内部结构及工作原理,基于Amesim软件,搭建高速开关阀的液压动力学仿真模型。并基于Amesim仿真模型,研究参数对开关特性的影响规律,为改善高速开关阀的性能提供参考。(3)基于Box-Behnken试验设计方法设计仿真方案,通过方差和显着性分析得到五个参数与关键指标:最大电磁力、关闭时间和开启时间之间的相关性。基于Kriging模型构建最大电磁力、关闭时间和开启时间的近似模型,通过距离图评估模型的拟合效果,并将Kriging模型作为关键指标后续优化的近似模型。(4)利用NSGA-Ⅱ算法对高速开关阀进行多目标优化。优化后,高速开关阀的最大电磁力提升了7.85%,关闭时间缩短了74.2%,开启时间缩短了23.14%,有效的改善了高速开关阀的性能,为参数的再设计提供了参考。搭建高速开关阀的性能测试系统,并介绍了系统的主要组成模块。通过信号频率-开启压力试验,发现高频信号的频率对开启压力的影响很小,并且得到了高速开关阀在不同占空比下的开启压力。通过空载流量特性试验得到了高速开关阀的流量特性。
李苇白[9](2020)在《商用车电控气压制动自动调压阀关键参数优化与控制策略研究》文中提出商用车是公共交通的主要运载工具,气压制动是商用车广泛采用的制动方式,气压制动系统是保障商用车行驶安全性与稳定性的关键。为了适应主动安全、智能制动和自动驾驶的智能化需求,电控气压制动系统已成为气压制动系统的发展必然。自动调压阀作为电控气压制动系统核心的压力控制元件,其性能直接影响着整车制动性能。本文面向智能制动,以电控气压制动自动调压阀为研究对象,建立自动调压阀调压特性的数学模型,优化关键结构参数,设计自动调压阀控制策略。论文的主要研究工作如下:(1)分析商用车电控气压制动自动调压阀结构与工作原理,基于电磁学、运动学和气压传动理论,建立自动调压阀调压特性的数学模型;采用MATLAB/Simulink与ADAMS,建立自动调压阀调压特性分析的联合仿真模型;基于自动调压阀升压、保压、降压过程的仿真实验和硬件在环试验,验证自动调压阀调压特性的数学模型与仿真模型的正确性。(2)分析自动调压阀控制单元——高速开关模块的响应特性,基于响应面法与模糊灰色关联度分析法,研究影响高速开关模块响应特性的关键参数;采用单因素响应面法,获得影响高速开关模块响应特性的关键参数的取值范围,基于多因素响应面法,优化高速开关模块的关键结构参数。(3)基于商用车电控气压制动自动调压阀的控制需求,提出一种基于PWM和PID控制方法的前馈-闭环反馈控制策略,通过引入模糊控制器并制定模糊控制规则,优化反馈控制环节;采用MATLAB/Simulink,仿真分析前馈-闭环反馈控制策略下的时域、频域特性,验证控制策略的正确性与适用性。本文对商用车电控气压制动自动调压阀的结构参数优化和控制策略研究,将为自动调压阀的开发和商用车电控气压制动系统的精准控制提供技术支撑,对商用车主动安全、智能制动和自动驾驶技术的发展具有重要意义。
方继根[10](2019)在《ESP高速开关阀耦合场特性研究及优化设计》文中提出汽车动力学稳定控制的有效性和实时性直接受制于制动回路中的高速开关阀控制精度。本文旨在提升汽车安全性和操作稳定性,开展汽车ESP的关键核心部件高速开关阀的特性研究并对其进行优化设计,提高高速开关阀模型精度,提升开关阀流量的可控范围,解决ESP系统压力调控问题。首先建立高速开关阀的电磁场模型、温度场模型和流场模型,然后通过仿真和试验相结合的方法对三个子模型进行验证,并在试验结论的基础上进行优化。得到较为准确的子模型后,利用动力学方程将三个子模型耦合起来,建立耦合场的流量和压力的数学模型,仿真和试验研究开关阀的电流、压力和位移响应、增压和流量特性。在此基础上对耦合场模型修正,并提出了基于温度的电磁力调控策略。针对电磁场子模型,通过Maxwell仿真和搭建的电磁力测试平台测试,得到电流、主气隙、线圈外壳顶部气隙、线圈端盖底部气隙及外壳厚度对电磁力影响的精确关系,并根据实验结果对电磁力模型进行了优化。在特定工况下,模型误差由优化前的大于10%减小到优化后的5%以内,使模型精度有较大提升。针对温度场子模型,通过ANSYS仿真和搭建的温度测试平台测试,得到不同占空比电压激励下,不同骨架材料和骨架结构线圈的温度分布情况,根据仿真和试验研究的结果,拟合电阻温度系数函数,对温度场数学模型进行优化。在特定工况下,模型误差由优化前的大于12%减小到优化后的7%以内,模型精度有所提升。对线圈骨架结构和线圈端盖尺寸进行优化,优化后线圈达到热平衡的温度下降了30-40%,时间增加了25%,散热效率明显提升,连续长时间工作性能提高。针对流场子模型,采用计算流体动力学技术,研究阀芯周围流体域的压力与速度场的分布情况,以及阀口开度、锥角、阀口直径、阀两端压差对流体力的影响。搭建阀芯动力学测试试验台,实现了高速开关阀的可视化研究,推算出阀芯在运动过程中所受的流体力,并采用变流量系数修正法优化了流体力模型,在特定工况下,使流体力模型误差由优化前的约12%降低至5%以内。采用无量纲指标的决策效用函数,对开关阀阀口结构进行了优化,在特定工况下,流量特性的可控区域范围从22%-43%增大到24%-68%,可控范围约增长了1倍,饱和区范围从43%-100%缩小到68%-100%,可控性增强。针对耦合场模型,定量分析了电磁力特性、开关阀的电流、压力和位移响应特性、增压特性与流量特性。搭建高速开关阀的综合性能试验台并进行相关试验,与理论分析和仿真结果进行对比分析。根据理论与试验结果,进行了温度对阻尼力影响的修正。在特定工况下,使流体力模型误差由优化前约5%减小到2.5%以内。提出了温度对电磁力影响的控制策略,目标电磁力为25N时,电磁力随温度变化的下降率由调控前的52%下降到2%以内。论文通过学科交叉,运用理论分析、仿真与实验研究相结合的方法,研究了高速开关阀多场耦合特性,揭示了温度场、电磁场及流场间耦合作用规律,建立了精确数学模型;揭示了电磁线圈发热对电磁力影响的机理,提出了基于温度的电磁力补偿方法及控制策略;研发了高速开关阀的阀芯动力学特性试验平台,提出了阀芯的可视化研究方法,揭示了高速开关阀阀芯运动学及动力学规律。论文为高速开关阀的实时反馈控制,提供了方法,积累了数据,对后续高速开关阀的深入研究提供了技术基础。
二、基于PWM高速开关阀的液压位置系统最优预见控制研究(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、基于PWM高速开关阀的液压位置系统最优预见控制研究(论文提纲范文)
(1)基于高速开关阀的三位四通水压比例阀流量平滑控制研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 课题研究背景与意义 |
1.2 液压阀概述 |
1.2.1 数字阀的种类 |
1.2.2 水压阀国内外发展概述 |
1.2.3 高速开关数字阀国内外发展概述 |
1.2.4 数字式比例阀国内外发展概述 |
1.3 高速开关阀控制策略概述 |
1.3.1 PID 类控制 |
1.3.2 AC 类控制 |
1.3.3 Smart 类控制 |
1.4 论文研究的主要内容及路线 |
1.4.1 主要内容 |
1.4.2 关键技术和研究路线 |
第二章 水压高速开关阀为导阀的提升阀特性分析 |
2.1 高速开关阀的结构及特性分析 |
2.1.1 高速开关阀的结构 |
2.1.2 高速开关阀的控制分析 |
2.1.3 高速开关阀的动态特性 |
2.1.4 水压高速开关阀的静态特性 |
2.2 提升阀结构和相关特性分析 |
2.2.1 提升阀结构 |
2.2.2 提升阀相关特性 |
2.3 水压高速开关阀控提升阀数学模型的建立 |
2.3.1 工作原理 |
2.3.2 相关数学模型的建立 |
2.4 水压高速开关阀控提升阀的相关特性分析 |
2.4.1 水压高速开关阀控提升阀的动态特性分析 |
2.4.2 水压高速开关阀控提升阀的静态特性分析 |
2.5 本章小结 |
第三章 控制系统软硬件设计 |
3.1 控制系统软硬件整体构成 |
3.2 控制系统硬件部分各模块 |
3.2.1 主控制器芯片模块 |
3.2.2 控制器电源电路 |
3.2.3 CAN总线模块 |
3.2.4 驱动电路模块 |
3.3 控制系统驱动电路设计及仿真 |
3.3.1 驱动电路原理图 |
3.3.2 驱动电路 PCB 板绘制 |
3.3.3 驱动电路Multisim仿真分析 |
3.4 软件相关控制程序 |
3.4.1 机电液系统设计 |
3.4.2 A/D和D/A转换程序 |
3.4.3 PWM信号生成程序 |
3.4.4 控制算法程序 |
3.5 本章小结 |
第四章 阀控缸系统控制算法研究 |
4.1 PID控制算法 |
4.1.1 PID控制算法原理 |
4.1.2 PID控制算法分类 |
4.1.3 PID参数整定方法 |
4.2 模糊PID控制算法 |
4.2.1 模糊PID控制算法原理 |
4.2.2 模糊化与清晰化 |
4.2.3 模糊规律表的制定 |
4.3 PID与模糊PID算法仿真分析 |
4.3.1 基于simulink的算法模块搭建 |
4.3.2 仿真结果对比分析 |
4.4 本章小结 |
第五章 阀控缸系统试验研究 |
5.1 系统试验台的搭建 |
5.2 试验台各部分测试 |
5.2.1 硬件部分测试 |
5.2.2 软件部分测试 |
5.3 算法试验结果及分析 |
5.3.1 水压缸伸出试验结果 |
5.3.2 水压缸缩回试验结果 |
5.3.3 试验结果分析 |
5.4 本章小结 |
总结与展望 |
1 总结 |
2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
(2)主被动假肢膝关节阻尼控制(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题研究背景及意义 |
1.2 下肢假肢膝关节的国内外研究现状 |
1.2.1 国外研究现状 |
1.2.2 国内研究现状 |
1.3 变阻尼假肢膝关节国内外研究现状 |
1.4 论文研究的内容及结构 |
第2章 人体下肢数据采集及力学分析 |
2.1 人体膝关节结构模型分析 |
2.1.1 人体平面定义 |
2.1.2 步态划分 |
2.1.3 人体下肢数据采集与步态分析 |
2.2 下肢假肢运动学与动力学建模 |
2.2.1 下肢假肢运动学分析 |
2.2.2 下肢假肢动力学分析 |
2.3 本章小结 |
第3章 假肢膝关节液压系统及结构设计 |
3.1 假肢膝关节液压系统 |
3.1.1 假肢膝关节液压系统设计 |
3.2 假肢膝关节的结构设计 |
3.2.1 双叶片摆动液压缸的参数设计 |
3.2.2 液压锁的参数设计 |
3.2.3 液压元件的选型 |
3.2.4 假肢集成阀块的设计 |
3.2.5 主被动假肢膝关节的三维模型 |
3.3 本章小结 |
第4章 膝关节假肢数学模型及稳定性分析 |
4.1 被动模式下液压系统的建模分析 |
4.2 高速开关阀的数学模型 |
4.2.1 高速开关阀结构特性和主要的性能参数 |
4.2.2 高速开关阀的控制原理 |
4.2.3 高速开关阀的特性分析 |
4.2.4 高速开关阀的数学模型 |
4.3 阀控缸模型的建立 |
4.4 被动模式下假肢模型的建立 |
4.5 本章小结 |
第5章 被动模式下假肢膝关节控制策略的研究 |
5.1 模糊PID控制原理 |
5.1.1 搭建模糊PID控制系统 |
5.1.2 模糊PID控制算法的实现 |
5.2 粒子群优化算法 |
5.2.1 粒子群优化算法的原理 |
5.2.2 粒子群优化算法步骤及流程图 |
5.2.3 粒子群优化算法对PID控制器参数的优化 |
5.2.4 搭建粒子群算法控制系统 |
5.3 下肢假肢膝关节阻尼控制系统的仿真分析 |
5.4 本章小结 |
第6章 假肢膝关节实验研究 |
6.1 假肢膝关节阻尼力的测试实验 |
6.1.1 阻尼力测试实验的设计 |
6.1.2 下肢假肢膝关节的装配 |
6.1.3 压力传感器 |
6.1.4 伺服电机 |
6.1.5 PWM发生器 |
6.1.6 数据采集卡 |
6.2 阻尼测试实验 |
6.2.1 试验台的搭建 |
6.2.2 实验结果分析 |
6.3 水平行走实验数据测试及结果分析 |
6.4 本章小结 |
第7章 总结与展望 |
7.1 研究结论 |
7.2 研究创新点 |
7.3 研究展望 |
参考文献 |
作者简介及在学期间所取得的科研成果 |
致谢 |
(3)压电式高速开关阀控液压缸位置系统(论文提纲范文)
1 结构及建模 |
1.1 压电式高速开关阀 |
1.1.1 结构原理 |
1.1.2 驱 动 |
1.1.3 流量特性 |
1.2 高速开关阀控液压缸位置系统 |
1.2.1 结构原理 |
1) 单腔控制(单阀直控型)。 |
2) 两腔控制(双阀节流型)。 |
1.2.2 建 模 |
1.2.3 分 析 |
2 仿真、分析及控制 |
2.1 仿真模型 |
2.2 仿真分析 |
2.3 控制方法 |
3 实验及应用 |
4 结 论 |
(4)高速开关阀组先导控制三位四通水压数字比例阀研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题研究背景 |
1.2 高速开关阀国内外研究现状 |
1.2.1 高速开关阀国内研究现状 |
1.2.2 高速开关阀国外研究现状 |
1.3 数字式比例阀国内外研究现状 |
1.4 主要研究工作与路线 |
1.4.1 主要研究工作 |
1.4.2 主要研究路线 |
第2章 水压高速开关阀的研制 |
2.1 高速开关阀工作原理 |
2.1.1 控制原理 |
2.1.2 耦合机理 |
2.2 高速开关阀结构设计 |
2.2.1 阀体结构设计 |
2.2.1.1 方案设计 |
2.2.1.2 水压元件常用材料 |
2.2.1.3 主要部件材料选择 |
2.2.1.4 关键尺寸参数计算 |
2.3 电磁铁结构设计 |
2.3.1 技术难题及相应措施 |
2.3.2 设计要求及构型 |
2.3.3 软磁材料的选择 |
2.3.4 电磁铁尺寸计算 |
2.4 电磁铁仿真分析 |
2.4.1 电磁场理论 |
2.4.2 电磁铁仿真模型 |
2.4.3 仿真条件设置 |
2.4.4 结果分析处理 |
2.5 本章小结 |
第3章 三位四通水压比例阀设计 |
3.1 总体方案设计 |
3.2 机-液动力学分析 |
3.3 动态特性分析 |
3.4 本章小结 |
第4章 主阀口流场模拟 |
4.1 基本方程 |
4.1.1 连续性方程 |
4.1.2 动量方程 |
4.1.3 标准的k-ε模型 |
4.2 主阀口流场数值分析 |
4.2.1 主阀口建模及网格划分 |
4.2.2 主阀口流场特性 |
4.3 本章小结 |
第5章 样机试验研究 |
5.1 电磁铁线圈电流测试 |
5.2 水压高速开关阀试验 |
5.2.1 试验方案 |
5.2.2 启闭响应时间试验 |
5.2.3 占空比-流量试验 |
5.3 水压比例阀试验 |
5.3.1 试验方案 |
5.3.2 负载特性试验 |
5.4 本章小结 |
总结及展望 |
1 总结 |
2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
附录 A 攻读硕士学位期间取得的成果 |
1 学术论文 |
2 发明专利 |
附录 B 科研项目与实践 |
(5)基于桥式节能回路的气缸位置伺服控制研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外气动位置伺服控制研究现状 |
1.2.1 控制系统分类 |
1.2.2 控制策略研究 |
1.3 本文主要研究内容 |
2 高速开关阀控气缸伺服系统建模 |
2.1 高速开关阀控气缸伺服系统设计 |
2.2 高速开关阀的分析 |
2.2.1 PWM控制 |
2.2.2 高速开关阀动态特性 |
2.2.3 高速开关阀静态特性 |
2.2.4 桥式回路高速开关阀控制方式 |
2.3 系统数学模型 |
2.3.1 高开关阀的质量流量方程 |
2.3.2 气缸两腔的压力微分方程 |
2.3.3 气缸活塞运动学方程 |
2.3.4 系统传递函数推导 |
2.4 非线性Simulink仿真模型 |
2.5 本章小结 |
3 基于PID控制算法的位置控制 |
3.1 PID控制算法分析与研究 |
3.1.1 PID控制的基本原理 |
3.1.2 数字PID控制 |
3.1.3 PID参数确定方法 |
3.2 高速开关阀控缸系统的PID控制算法设计 |
3.2.1 基于PID的PWM控制方式 |
3.2.2 系统特性分析 |
3.2.3 PID参数设计计算 |
3.2.4 补偿环节设计 |
3.3 PID控制算法实验研究 |
3.3.1 实验台控制程序设计 |
3.3.2 PID的实验验证 |
3.3.3 补偿环节实验验证 |
3.3.4 不同工况下的实验验证 |
3.4 本章小结 |
4 基于模糊PID算法的位置控制 |
4.1 模糊控制的原理与特点 |
4.2 模糊自适应PID控制器的原理 |
4.2.1 输入输出变量模糊化 |
4.2.2 模糊控制规则的设计 |
4.2.3 输出量反模糊化 |
4.3 基于模糊PID控制器的仿真研究 |
4.3.1 基于模糊PID控制器的Simulink模型 |
4.3.2 仿真结果分析 |
4.4 基于遗传算法模糊PID控制器参数的优化 |
4.4.1 遗传算法介绍 |
4.4.2 优化问题描述 |
4.4.3 基于Matlab的优化求解 |
4.5 模糊PID算法实验结果 |
4.6 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
致谢 |
作者简历及攻读硕士学位期间的科研成果 |
(6)机器人用液压伺服关节非线性自适应鲁棒控制研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题研究的背景与意义 |
1.1.1 液压机器人及其伺服关节的研究现状 |
1.1.2 液压伺服控制系统研究现状 |
1.1.3 高速开关阀研究现状 |
1.1.4 非线性系统的研究方法 |
1.1.5 课题研究意义 |
1.2 论文研究的主要内容 |
第2章 高速开关阀的性能分析 |
2.1 液压阀的性能比较分析 |
2.2 高速开关阀的分类 |
2.2.1 电磁式高速开关阀 |
2.2.2 压电式高速开关阀 |
2.2.3 超磁致伸缩式高速开关阀 |
2.3 电磁式高速开关阀的结构与工作原理 |
2.4 高速开关阀的控制特性 |
2.5 电磁式高速开关阀的动、静态特性分析 |
2.5.1 开关阀的静态特性分析 |
2.5.2 开关阀的动态特性分析 |
2.6 电磁式高速开关阀仿真模型的建立 |
2.6.1 基于Amesim软件的仿真 |
2.6.2 高速开关阀数学模型的建立 |
2.7 电磁式高速开关阀的仿真分析 |
2.7.1 不同频率下电磁式高速开关阀的响应分析 |
2.7.2 不同占空比下电磁式高速开关阀的响应分析 |
2.7.3 不同驱动电压下电磁式高速开关阀的响应分析 |
2.8 章末小结 |
第3章 伺服关节控制系统的研究 |
3.1 伺服关节的类型 |
3.2 伺服系统的总体设计 |
3.3 系统的数学模型 |
3.4 章末小结 |
第4章 伺服系统的控制算法设计 |
4.1 基于PID的控制器设计 |
4.2 模糊自适应PID控制器设计 |
4.3 反馈线性化滑模变结构控制器设计 |
4.3.1 滑模变结构基本原理 |
4.3.2 控制器设计 |
4.4 章末小结 |
第5章 控制算法的仿真分析 |
5.1 Amesim和 Matlab的联合仿真 |
5.1.1 联合仿真的设置 |
5.1.2 联合仿真的注意事项 |
5.2 基于PID控制器的仿真 |
5.2.1 阀控缸仿真模型的搭建 |
5.2.2 仿真结果分析 |
5.3 基于模糊自适应PID控制器的仿真 |
5.4 基于滑模变结构控制器的仿真 |
5.5 章末小结 |
第6章 总结与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
在学研究成果 |
致谢 |
(7)数字阀组PWM与PCM复合控制研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题背景及意义 |
1.1.1 课题来源 |
1.1.2 课题背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 数字阀组构型研究现状 |
1.2.2 数字阀的数字信号调制研究现状 |
1.3 本文主要研究内容 |
第2章 PWM与 PCM复合控制的数字阀组构型方法 |
2.1 引言 |
2.2 PWM与 PCM复合控制的数字阀组简介 |
2.2.1 PWM与 PCM复合控制的数字阀组工作原理 |
2.2.2 复合控制的数字阀组流量区域划分 |
2.3 复合控制的数字阀组衡量指标 |
2.3.1 数字阀组输出流量误差及衡量指标 |
2.3.2 数字阀组状态切换流量冲击程度及衡量指标 |
2.3.3 PCM控制的开关阀组编码形式及衡量指标 |
2.4 数字阀组的构型计算方法 |
2.5 本章小结 |
第3章 高速开关阀研究 |
3.1 引言 |
3.2 高速开关阀工作原理 |
3.3 高速开关阀模型建立 |
3.3.1 高速开关阀受力分析 |
3.3.2 高速开关阀电磁模型 |
3.3.3 高速开关阀流场及机械模型 |
3.4 高速开关阀仿真分析 |
3.4.1 高速开关阀仿真模型修正 |
3.4.2 高速开关阀动态特性仿真分析 |
3.4.3 高速开关阀静态特性仿真分析 |
3.4.4 静态特性曲线中各区域生成机理 |
3.5 本章小结 |
第4章 数字阀组流量特性及其控制方法 |
4.1 引言 |
4.2 数字阀组流量特性分析 |
4.2.1 基于PWM控制的高速开关阀流量特性 |
4.2.2 基于PCM控制的开关阀组流量特性 |
4.2.3 基于PWM与 PCM复合控制的数字阀组流量特性 |
4.3 基于代价函数的数字阀组时滞控制方法 |
4.3.1 基于代价函数的开环控制方法 |
4.3.2 基于MATLAB/Simulink的仿真分析 |
4.3.3 基于时滞控制的切换优化方法 |
4.4 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果 |
致谢 |
(8)高速开关阀的关键性能研究(论文提纲范文)
中文摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题研究背景 |
1.2 限滑差速器的研究现状分析 |
1.3 高速开关阀的研究现状分析 |
1.3.1 国外研究现状 |
1.3.2 国内研究现状 |
1.4 课题来源与主要研究内容 |
第2章 高速开关阀的结构、原理和数学模型 |
2.1 电子限滑差速器的结构及原理 |
2.2 高速开关阀的结构及原理 |
2.2.1 高速开关阀的结构 |
2.2.2 高速开关阀的工作状态 |
2.2.3 高速开关阀的工作原理 |
2.3 高速开关阀的理论数学模型 |
2.3.1 理论电路模型 |
2.3.2 理论磁路模型 |
2.3.3 理论流场模型 |
2.3.4 理论机械运动模型 |
2.4 高速开关阀的关键特性分析 |
2.5 本章小结 |
第3章 高速开关阀关键特性的仿真研究 |
3.1 仿真软件简介 |
3.2 高速开关阀的电磁仿真模型 |
3.3 电磁力特性的仿真研究 |
3.3.1 导套影响电磁力特性的分析 |
3.3.2 安匝数影响电磁力特性的分析 |
3.3.3 衔铁长度影响电磁力特性的分析 |
3.3.4 隔磁环位置影响电磁力特性的分析 |
3.4 高速开关阀的液压动力学仿真模型 |
3.5 开关特性的仿真研究 |
3.5.1 驱动电压影响开关特性的分析 |
3.5.2 线圈匝数影响开关特性的分析 |
3.5.3 阀芯质量影响开关特性的分析 |
3.5.4 初始气隙影响开关特性的分析 |
3.6 本章小结 |
第4章 高速开关阀关键指标的影响因素及模型研究 |
4.1 响应面法的概念及原理 |
4.2 高速开关阀关键指标的影响因素分析 |
4.2.1 基于BBD法的试验设计 |
4.2.2 基于响应面法的相关性分析 |
4.3 近似模型的原理及评价指标 |
4.4 近似模型的构建与评估 |
4.5 本章小结 |
第5章 高速开关阀的性能优化与基础试验 |
5.1 基于NSGA-Ⅱ算法的高速开关阀的优化 |
5.1.1 NSGA-Ⅱ算法简介 |
5.1.2 高速开关阀基于NSGA-Ⅱ算法的优化模型 |
5.1.3 高速开关阀关键指标优化结果 |
5.2 高速开关阀测试系统的搭建及性能试验 |
5.2.1 高速开关阀测试系统的设计 |
5.2.2 高速开关阀的性能试验 |
5.3 本章小结 |
第6章 总结与展望 |
6.1 全文工作总结 |
6.2 工作展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录 |
攻读硕士学位期间获得的学术成果 |
(9)商用车电控气压制动自动调压阀关键参数优化与控制策略研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 论文的研究背景与研究对象 |
1.2 论文主要研究内容的国内外研究现状 |
1.3 论文研究的目的和意义 |
1.4 论文的课题支撑和主要研究内容 |
第2章 商用车电控气压制动自动调压阀调压特性的分析与验证 |
2.1 商用车电控气压制动系统概述 |
2.2 商用车电控气压制动自动调压阀的结构与工作原理 |
2.3 商用车电控气压制动自动调压阀调压特性的数学模型 |
2.4 商用车电控气压制动自动调压阀调压特性的仿真分析 |
2.5 商用车电控气压制动自动调压阀调压特性的试验验证 |
2.6 本章小结 |
第3章 商用车电控气压制动自动调压阀高速开关模块关键参数优化 |
3.1 商用车电控气压制动自动调压阀高速开关模块的响应特性 |
3.2 商用车电控气压制动自动调压阀高速开关模块响应特性影响的关键参数 |
3.3 商用车电控气压制动自动调压阀高速开关模块响应特性影响的关键参数优化 |
3.4 本章小结 |
第4章 商用车电控气压制动自动调压阀控制策略研究 |
4.1 商用车电控气压制动自动调压阀的控制需求分析 |
4.2 商用车电控气压制动自动调压阀的总体控制策略 |
4.3 商用车电控气压制动自动调压阀的前馈控制策略 |
4.4 商用车电控气压制动自动调压阀的闭环反馈控制策略 |
4.5 商用车电控气压制动自动调压阀前馈-闭环反馈控制策略的仿真验证 |
4.6 本章小结 |
第5章 全文总结和展望 |
5.1 全文总结 |
5.2 研究展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表的论文 |
(10)ESP高速开关阀耦合场特性研究及优化设计(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
主要符号表 |
第一章 绪论 |
1.1 高速开关阀的研究背景 |
1.1.1 汽车ESP系统的发展历程 |
1.1.2 高速开关阀在ESP上的应用 |
1.2 高速开关阀的结构与工作原理 |
1.3 高速开关阀的研究现状 |
1.3.1 国外研究现状 |
1.3.2 国内研究现状 |
1.4 研究的意义和主要内容 |
1.4.1 研究意义 |
1.4.2 主要研究内容 |
1.5 研究基础和技术路线 |
1.5.1 研究基础 |
1.5.2 技术路线 |
第二章 高速开关阀的电磁场分析与优化 |
2.1 高速开关阀电磁力的数学模型 |
2.2 高速开关阀的电磁场仿真分析 |
2.2.1 电磁场仿真模型建立 |
2.2.2 边界条件与激励设置 |
2.2.3 网格划分 |
2.2.4 仿真参数设置 |
2.2.5 仿真模型求解 |
2.2.6 仿真结果分析 |
2.3 电磁力测试试验台的建立和试验 |
2.3.1 电磁力测试试验台的建立 |
2.3.2 电磁力试验分析 |
2.4 电磁力模型和线圈结构优化 |
2.4.1 电磁力模型的优化 |
2.4.2 线圈电磁特性优化 |
2.5 本章小结 |
第三章 高速开关阀的温度场分析与优化 |
3.1 温度场数学模型 |
3.2 高速开关阀的温度场仿真分析 |
3.2.1 磁热耦合仿真 |
3.2.2 仿真结果分析 |
3.3 线圈温度测试台与试验 |
3.3.1 温度测试台 |
3.3.2 线圈温度测试 |
3.3.3 温度试验分析 |
3.4 温度场模型与线圈结构的优化 |
3.4.1 温度场模型的优化 |
3.4.2 线圈结构优化 |
3.5 本章小节 |
第四章 高速开关阀的流场分析与结构参数优化 |
4.1 高速开关阀流体力的数学模型 |
4.2 高速开关阀的流场仿真分析 |
4.2.1 流场仿真模型建立 |
4.2.2 网格划分 |
4.2.3 材料和边界条件设置 |
4.2.4 模型求解 |
4.2.5 仿真结果分析 |
4.3 阀芯动力学测试试验台的搭建与试验 |
4.3.1 阀芯动力学测试试验台的搭建 |
4.3.2 阀芯流体力测试 |
4.3.3 试验分析 |
4.4 流体力模型与阀结构参数优化 |
4.4.1 流体力模型的优化 |
4.4.2 开关阀结构参数优化 |
4.5 本章小结 |
第五章 高速开关阀的耦合场分析与优化 |
5.1 耦合场模型建立 |
5.1.1 电磁热的耦合关系 |
5.1.2 耦合场的流量模型 |
5.1.3 耦合场的压力模型 |
5.2 高速开关阀的耦合场仿真分析 |
5.2.1 耦合场仿真模型的建立 |
5.2.2 耦合场模型仿真 |
5.3 高速开关阀的综合性能试验台搭建与试验 |
5.3.1 高速开关阀的综合性能试验台搭建 |
5.3.2 高速开关阀相关特性试验 |
5.4 耦合模型的优化 |
5.4.1 流体介质温度对阻尼力影响的修正 |
5.4.2 温度对电磁力影响的补偿 |
5.5 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 总结 |
6.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
在学期间发表的学术论文和参加科研情况 |
论文发表情况 |
专利授权情况 |
参与课题情况 |
参加学术会议情况 |
获奖情况 |
作者简介 |
四、基于PWM高速开关阀的液压位置系统最优预见控制研究(论文参考文献)
- [1]基于高速开关阀的三位四通水压比例阀流量平滑控制研究[D]. 孟家舟. 兰州理工大学, 2021(01)
- [2]主被动假肢膝关节阻尼控制[D]. 陈秋. 吉林大学, 2021(01)
- [3]压电式高速开关阀控液压缸位置系统[J]. 俞军涛,占昊,王丽,焦宗夏. 北京航空航天大学学报, 2021(04)
- [4]高速开关阀组先导控制三位四通水压数字比例阀研究[D]. 徐龙. 兰州理工大学, 2020(12)
- [5]基于桥式节能回路的气缸位置伺服控制研究[D]. 胡超春. 大连海事大学, 2020(01)
- [6]机器人用液压伺服关节非线性自适应鲁棒控制研究[D]. 杨育程. 沈阳工业大学, 2020(01)
- [7]数字阀组PWM与PCM复合控制研究[D]. 蒋东廷. 燕山大学, 2020(01)
- [8]高速开关阀的关键性能研究[D]. 宗书宇. 武汉理工大学, 2020(08)
- [9]商用车电控气压制动自动调压阀关键参数优化与控制策略研究[D]. 李苇白. 武汉理工大学, 2020(08)
- [10]ESP高速开关阀耦合场特性研究及优化设计[D]. 方继根. 机械科学研究总院, 2019(02)