本文關(guān)鍵詞：直驅(qū)燃氣調(diào)節(jié)閥的控制技術(shù)研究

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【摘要】：隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展,高響應(yīng)、高精度的氣動伺服控制技術(shù)的研究已成為一種迫切需求。由于驅(qū)動裝置性能的制約,目前單級大功率電-氣伺服閥及其高響應(yīng)高精度控制技術(shù)的相關(guān)研究較少。本文以某種具有快響應(yīng)速度、高定位精度性能要求的高壓、大流量燃氣調(diào)節(jié)閥控制系統(tǒng)為研究對象,提出了電磁直線執(zhí)行器直接驅(qū)動燃氣調(diào)節(jié)閥的設(shè)計方案,并通過仿真計算和樣機試驗深入研究了能實現(xiàn)高性能需求的控制算法。主要工作如下：1.直驅(qū)燃氣調(diào)節(jié)閥的系統(tǒng)方案設(shè)計與建模。根據(jù)燃氣調(diào)節(jié)閥高精度、高響應(yīng)性能需求,提出了燃氣調(diào)節(jié)閥的直接驅(qū)動方案并設(shè)計了相應(yīng)的控制系統(tǒng)。分析了直驅(qū)燃氣調(diào)節(jié)閥系統(tǒng)的工作原理,并對系統(tǒng)進行解耦以及合理簡化,建立了其數(shù)學模型,為研究控制算法奠定基礎(chǔ)。2.直驅(qū)燃氣調(diào)節(jié)閥測試系統(tǒng)的研制。作為控制算法研究的重要前提,研制了直驅(qū)燃氣調(diào)節(jié)閥測試系統(tǒng),測試系統(tǒng)由電磁直線執(zhí)行器,模擬負載,控制器等構(gòu)成。3.研究了直驅(qū)燃氣調(diào)節(jié)閥系統(tǒng)的逆系統(tǒng)+P1分段控制方法。首先,基于逆系統(tǒng)控制在系統(tǒng)的快速響應(yīng)方面具有一定優(yōu)勢,采用逆系統(tǒng)控制對直驅(qū)燃氣調(diào)節(jié)閥閥芯進行伺服控制,仿真發(fā)現(xiàn)這種控制策略穩(wěn)態(tài)誤差較大；然后,進一步提出了逆系統(tǒng)+P1分段控制方法,利用逆系統(tǒng)控制滿足快速響應(yīng),PI控制滿足定位精度。通過仿真和試驗取得了預(yù)期的控制效果,但是這種控制策略結(jié)構(gòu)不夠穩(wěn)定,擾動較大時容易引起超調(diào)。4.進一步研究了直驅(qū)燃氣調(diào)節(jié)閥系統(tǒng)的滑�？刂扑惴�。為了增強控制系統(tǒng)的抗干擾能力和魯棒性,首先提出了基于趨近率的滑�？刂扑惴�,針對趨近率滑�？刂扑惴ㄚ吔B(tài)對外部負載擾動不存在魯棒性從而容易引起超調(diào)的問題；進一步提出了全局滑�？刂扑惴�,消除了趨近模態(tài),但由于為了抑制較大的負載擾動,系統(tǒng)控制輸入的“抖振”較大。最后,提出了基于擴張觀測器的滑模控制算法,利用擴張觀測器對系統(tǒng)總和擾動進行觀測,再在滑�？刂破髦羞M行補償,不僅平滑了控制輸入,而且大大地提升了系統(tǒng)的抗干擾能力和魯棒性。研究的直驅(qū)燃氣調(diào)節(jié)閥系統(tǒng)已進行了初步的氣動試驗,達到了高響應(yīng)速度、高定位精度等性能指標,取得良好的效果。
【關(guān)鍵詞】：直驅(qū)燃氣調(diào)節(jié)閥 電磁直線執(zhí)行器 逆系統(tǒng)控制 滑�？刂�
【學位授予單位】：南京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TH138.52
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 1 緒論11-20
• 1.1 課題來源及研究意義11-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢12-18
• 1.2.1 直驅(qū)閥用驅(qū)動裝置12-16
• 1.2.2 直驅(qū)伺服控制技術(shù)16-18
• 1.3 本文的主要研究內(nèi)容與結(jié)構(gòu)18-20
• 2 系統(tǒng)方案設(shè)計與建模20-27
• 2.1 引言20
• 2.2 直驅(qū)燃氣調(diào)節(jié)閥對驅(qū)動裝置及控制系統(tǒng)的要求20-21
• 2.2.1 對驅(qū)動裝置的要求20
• 2.2.2 對控制系統(tǒng)的要求20-21
• 2.3 直驅(qū)燃氣調(diào)節(jié)閥系統(tǒng)方案設(shè)計21-23
• 2.3.1 驅(qū)動裝置方案設(shè)計21-22
• 2.3.2 控制系統(tǒng)方案設(shè)計22-23
• 2.4 直驅(qū)燃氣調(diào)節(jié)閥系統(tǒng)的數(shù)學建模23-26
• 2.4.1 直驅(qū)燃氣調(diào)節(jié)閥的數(shù)學模型23-24
• 2.4.2 摩擦力模型24-25
• 2.4.3 直驅(qū)燃氣調(diào)節(jié)閥的仿真模型25-26
• 2.4.4 系統(tǒng)參數(shù)的確定26
• 2.5 本章小結(jié)26-27
• 3 直驅(qū)燃氣調(diào)節(jié)閥的測試系統(tǒng)研制27-40
• 3.1 引言27
• 3.2 電磁直線執(zhí)行器直驅(qū)燃氣調(diào)節(jié)閥樣機27-31
• 3.2.1 電磁直線執(zhí)行器直驅(qū)燃氣調(diào)節(jié)閥樣機制作27-29
• 3.2.2 電磁直線執(zhí)行器性能測試29-31
• 3.3 控制系統(tǒng)實現(xiàn)31-38
• 3.3.1 控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計31-32
• 3.3.2 控制系統(tǒng)的硬件實現(xiàn)32-37
• 3.3.3 控制系統(tǒng)的軟件實現(xiàn)37-38
• 3.4 測試系統(tǒng)搭建38-39
• 3.5 本章小結(jié)39-40
• 4 直驅(qū)燃氣調(diào)節(jié)閥的逆系統(tǒng)+PI分段控制研究40-50
• 4.1 引言40
• 4.2 直驅(qū)燃氣調(diào)節(jié)閥位移分段控制方案40-41
• 4.3 逆系統(tǒng)控制41-45
• 4.3.1 逆系統(tǒng)控制基本原理和方法41
• 4.3.2 直驅(qū)燃氣調(diào)節(jié)閥逆系統(tǒng)的求解41-42
• 4.3.3 偽線性系統(tǒng)的建立42-43
• 4.3.4 偽線性系統(tǒng)的狀態(tài)反饋控制43-45
• 4.4 PI控制45-46
• 4.5 系統(tǒng)分段控制器結(jié)構(gòu)46
• 4.6 對比仿真研究46-48
• 4.6.1 不同控制算法的的對比分析46-47
• 4.6.2 擾動抑制能力47-48
• 4.7 試驗結(jié)果分析48-49
• 4.8 本章小結(jié)49-50
• 5 直驅(qū)燃氣調(diào)節(jié)閥的滑�？刂蒲芯�50-72
• 5.1 引言50
• 5.2 滑�？刂苹纠碚�50-51
• 5.2.1 滑�？刂圃砑霸O(shè)計50-51
• 5.2.2 滑�？刂葡到y(tǒng)的“抖振”問題51
• 5.3 基于指數(shù)趨近率的滑�？刂�51-54
• 5.3.1 直驅(qū)燃氣調(diào)節(jié)閥狀態(tài)空間模型51
• 5.3.2 切換函數(shù)及趨近率設(shè)計51-52
• 5.3.3 滑�？刂破鞣�(wěn)定性分析52
• 5.3.4 系統(tǒng)仿真52-54
• 5.4 全局滑�？刂�54-60
• 5.4.1 直驅(qū)燃氣調(diào)節(jié)閥系統(tǒng)狀態(tài)空間模型54
• 5.4.2 全局滑�？刂破髟O(shè)計54-56
• 5.4.3 系統(tǒng)仿真56-60
• 5.5 基于擴張觀測器的滑模控制60-71
• 5.5.1 基于ESO的滑�？刂瓶傮w設(shè)計60-61
• 5.5.2 基于ESO的二階系統(tǒng)∑x的滑�？刂�61-63
• 5.5.3 基于ESO的一階系統(tǒng)∑i的滑�？刂�63-64
• 5.5.4 基于ESO的滑�？刂平Y(jié)構(gòu)圖64-65
• 5.5.5 基于ESO的滑�？刂品抡媾c試驗65-71
• 5.6 本章小結(jié)71-72
• 6 總結(jié)與展望72-74
• 6.1 工作總結(jié)72-73
• 6.2 展望73-74
• 致謝74-75
• 參考文獻75-79
• 附錄79

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中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李淵;何鳳有;王峰;;基于α階逆系統(tǒng)的雙饋電機解耦控制[J];電氣自動化;2009年03期

2 饒柱石,施勤忠,荻原一郎;基于逆系統(tǒng)分析法的多輸入-多輸出系統(tǒng)動態(tài)載荷的優(yōu)化估計[J];振動與沖擊;2000年02期

3 孫曉東;朱q，

本文編號：615477