本文關(guān)鍵詞：船用構(gòu)件力學性能測試平臺非線性控制方法研究

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【摘要】：隨著船舶工業(yè)的迅猛發(fā)展,國內(nèi)對于船用構(gòu)件的檢測已經(jīng)無法滿足現(xiàn)狀,對船用構(gòu)件多種項目檢測的需求迫在眉睫。本文研究的船用構(gòu)件力學性能測試平臺是一種多功能試驗機,可以對船用構(gòu)件進行拉、壓力測試,以及應急拖帶等多種試驗,其控制系統(tǒng)為電液伺服控制。液壓伺服系統(tǒng)中普遍存在非線性因素,大多數(shù)研究人員忽略此因素進行建模,使得系統(tǒng)控制性能的分析不符合實際情況,因此研究非線性系統(tǒng)控制具有很重要的理論意義。本文結(jié)合測試平臺的自身結(jié)構(gòu)特點,重點考慮其中影響較大的非線性因素,建立測試平臺液壓伺服系統(tǒng)的數(shù)學模型,并對此模型進行優(yōu)化。通過Matlab中的Simulink模塊將數(shù)學模型進行仿真,證明了優(yōu)化后的模型有著較好的控制特性。本文主要研究內(nèi)容如下:(1)根據(jù)測試平臺的結(jié)構(gòu),分析其系統(tǒng)組成各部分的特性,以便建立測試平臺控制系統(tǒng)的數(shù)學模型。電液伺服系統(tǒng)存在明顯的非線性因素,主要為液壓閥的流量-壓力非線性和動力機構(gòu)中的飽和、回環(huán)及摩擦等。運用泰勒級數(shù)近似線性化方法對系統(tǒng)模型進行線性化處理,得到測試平臺控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。(2)由于常規(guī)泰勒級數(shù)近似線性化模型線性化過程忽略了高階項,與實際控制系統(tǒng)有一定偏差,而狀態(tài)反饋線性化方法可以較完整的保留控制系統(tǒng)的信息�；诖�,本文考慮系統(tǒng)的非線性特征,建立控制系統(tǒng)的精確非線性數(shù)學模型,采用狀態(tài)反饋精確線性化方法將非線性數(shù)學模型線性化,消除了系統(tǒng)中的非線性因素的影響,得到狀態(tài)反饋精確線性化后的數(shù)學模型。應用線性二次型最優(yōu)控制理論對狀態(tài)反饋精確線性化后的數(shù)學模型設(shè)計控制器,得到最優(yōu)控制率。(3)運用Matlab/Simulink仿真工具對整個控制系統(tǒng)進行仿真,分別對常規(guī)模型、添加PID控制器模型以及精確反饋線性化模型進行仿真,分析它們的控制性能,并研究了系統(tǒng)參數(shù)變化對控制性能的影響。仿真結(jié)果表明在狀態(tài)反饋精確線性化的控制作用下,系統(tǒng)的響應時間減少了0.1s,超調(diào)量降低了3%,具有良好的穩(wěn)定性和跟蹤性能,最后通過船用應急拖帶試驗驗證本控制系統(tǒng)的有效性和可行性。
【學位授予單位】：江蘇科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：U661.7;TP13

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前6條

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本文編號：1191176