电液比例阀控制系统的模糊PID控制器的研究与设计

摘要

电液比例控制技术充分结合液压控制和电气控制的优点，是流体传动与控制领域中一个具有旺盛生命力的新分支，已发展成为工业机械、工程建设机械及国防尖端产品不可或缺的重要手段。比例控制阀具有多种复合控制功能，这不但使得比例阀控制系统控制性能得以提高，而且使系统更为简化。在控制理论和技术飞速发展的今天，随着生产工艺的日益复杂和人们对工业过程总体性能要求的不断提高，传统的建立在对象模型上的控制方法往往难以满足闭环优化控制的要求，基于知识且不依赖于模型的智能控制为解决这类问题提供了新的思路，成为目前提高过程控制质量的重要途经。由于模糊控制模拟人脑的思维方式，能处理客观世界的非精确、非线性的信息，具有很强的抗干扰能力，将模糊控制技术和PID控制技术结合起来，为现代工业自动控制问题提供了新的解决方案。 本文介绍了传统的PID控制器存在的优点与不足，分析了几种常用的改进型PID控制器。在阐述了智能控制的发展与现状的基础上，着重介绍了模糊控制理论以及模糊控制理论与经典控制理论相结合的参数自整定模糊-PID控制，分析了其可行性与实用性。一方面模糊控制的引入弥补了PID控制对复杂对象控制的不足，比如大滞后、非线性、无精确数学模型的对象等；另一方面，PID控制与模糊控制的结合，也在很大程度上使得模糊控制的控制品质粗糙、稳态精度不高等缺陷得到改善。两者扬长补短，使模糊PID控制既具有模糊控制灵活、适应性强、快速性好的优点，又具有PID控制精度高的特点。构造了一个模糊自调整PID控制器，建立了一比例阀控制系统的数学模型，给出了控制算法。并利用MATALB语言方便而快速地实现了该控制器的计算机仿真。仿真结果表明：该控制方法提高了系统的动、静态特性，使系统获得了较好的性能。也就是说，该控制方法对于此类系统控制是有效的。 本课题的完成，对于提高比例阀控系统的控制水平，促进其控制智能化、现代化的发展具有一定的现实意义。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1课题研究背景与意义

1.2电液比例技术概述

1.2.1比例技术含义

1.2.2比例技术发展概况

1.3液压控制系统控制策略的发展

1.3.1经典控制

1.3.2现代控制

1.3.3智能控制

1.4本文研究的主要内容及章节安排

第二章电液比例阀系统的组成及原理

2.1电液比例阀的特点分类

2.1.1电液比例阀的特点

2.1.2电液比例阀的分类

2.1.3电液比例方向节流阀

2.2比例控制放大器

2.2.1比例放大器基本要求

2.2.2比例放大器的分类

2.2.3嵌入式智能电液比例阀控制器总体设计方案

2.3比例电磁铁

2.3.1比例电磁铁的技术要求

2.3.2比例电磁铁的结构及特性

2.3.3比例电磁铁的分类

2.4电液比例控制系统

2.4.1电液比例控制系统的构成

2.4.2电液比例控制系统的分类

2.4.3电液比例控制系统的特点

第三章控制理论与算法

3.1 PID控制

3.1.1模拟PID调节器

3.1.2数字PID控制算法

3.1.3几种改进的离散PID控制算法

3.2模糊控制

3.2.1模糊控制的发展

3.2.2模糊控制器

3.3模糊PID控制

3.3.1模糊PID控制的发展

3.3.2模糊PID控制器的结构

3.3.2输入输出变量模糊化接口设计

第四章控制器设计与系统仿真

4.1仿真软件简介

4.2电液比例位置控制系统数学模型

4.3模糊PID控制器设计

4.4算法流程及仿真结果分析

结论

参考文献

攻读学位期间发表的论文

致谢