带负载阀控缸系统频域稳定性分析研究

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1、《控制工程基础》三级项目说明书（带负载阀控缸系统频域稳定性分析研究）学生姓名:贾存德朱智化高静朱宇航专业班级：机控2班指导老师：艾超得分:答辩时间：2016年11月12日目录摘要：21实验目的22主要应用软件23设计参数24数学建模34・1模型的建立34.2系统分析34.3方框图的绘制34.4传递函数的推导34.5伯德图的绘制44.6通过系统辨识来修正并检验传递函数45系统仿真55・1•模型搭建55.2主缸位移分析55.3不同负载溢流阀压力下的伯德图分析75.4改变Kp的大小继而分析系统的稳定性95.5改变PID的K

2、i115.6改变Kd125.7总结125.7.1结果分析125・7・2影响系统稳定性的因素：135.7.3误差分析136成员分工及评分137成员感想138参考文献13•带负载阀控缸系统频域稳定性分析研究贾存德，朱智化，高静，朱宇航摘要：控制系统在实际工作中，总会受到外界和内部一些因素的扰动，例如负载或能源的波动、系统参数的变化等因索，都会使系统偏离原来的平衡工作状态。但是如果在扰动消失后，系统不能回复到原來的平衡状态（即系统不稳定），系统是无法工作的。在本次的三级项目中，我们就是通过应用Amesim仿真软件的作用，来

3、研究带负载阀控缸系统的频域稳定性。在木次项目中，我们首先对阀控缸模型进行数学建模，绘出系统的方块图，并通过方块图推导出系统的传递两数，从而根据传递函数绘出系统的开坏伯徳图，然后应用Amesim软件対系统进行仿真，首先对在负载位置溢流阀圧力不同的值时主缸的位移进行了分析，并且得出了在不同的溢流阀压力下的系统的闭环伯徳图，进而通过系统的闭环伯徳图得出了系统的截止频率和带宽以及谐振峰值和谐振频率，从而分析系统的稳定性和快速性。我们还用Amesim软件通过改变ki、kp、kd对系统的稳定性进行了进一步的分析。稳定性快速性伯德

4、图1实验目的通过从频域的角度对控制系统的快速性进行更为深入的学习，重点掌握以下知识点：1）系统仿真模型建立方法2）控制系统在频域内的稳定性影响因素3）控制系统提高稳定性方法2主要应用软件在本次三级项目中，主要使用的软件是Amesim软件。Amesim为多学科领域复杂系统建模仿真平台。用户可以在这个单一平台上建立复杂的多学科领域的系统模型，并在此基础上进行仿真计算和深入分析，也可以在这个平台上研究任何元件或系统的稳态和动态性能。例如在燃油喷射、制动系统、动力传动、液压系统、机电系统和冷却系统屮的应用。由此可在Amsei

5、m上建立一个与实际操作台相同的系统并在其中进行模拟仿真实验，得理论上的位移曲线。3设计参数序号参数项参数值单位备注1主缸行程0-15cm2对顶缸行程0-10cm3溢流阀调定圧力0-4MPa系统溢流阀调总压力4MP4数学建模4.1模型的建立4.2系统分析通过数学模型可得出，该系统有一个积分环节，一个二阶震荡环节、一个惯性环节和一个一阶微分坏节组成的。4.3方框图的绘制CG)4・4传递函数的推导通过方块图，可以得到传递函数为G(S)=—xegs+k)-fs+ks^ms2+V2f3s+BexA2)4.5伯德图的绘制根据推倒

6、所绘出的伯德图（人致走向）为:4.6通过系统辨识来修正并检验传递函数在分析设计系统时，首先建立了系统的数学模型，并求取环节或者系统传递函数、频率特性的方法,通常可以采用各种学科领域提出的物理定义来推导出来。但实际系统是复杂的,有些系统市于人们对其结构、参数及其支配运动的机理不是很了解，常常难于从理论上推导出系统的数学模型。因此一方面需要理论分析，另一方面需要借助于实验的办法来求系统的传递函数、频率特性或系统参数。适用性检验的方法主要有两类：利用先验知识检验和利用数据检验。利用先验知识是适用性检验的一条重要途径。有一些

7、模型从数据的拟合上看不出问题，但是根据对模型已有的知识却可以断定模型是否适用。例如辨识一个化学反应动力学模型：己经知道反应物浓度增大并不抑制反应，如果参数估计的结果反应系数是负的，就可断定这是不合理的。乂如辨识生理动力学模型：如杲参数估计得到的参数值已超过生理学已知的可能范围，这样的模型也是不适用的。适用性检验的另一条途径是，利用数据在同一模型类中或在不同的模型类中进行比较。在得到模型后常常用一组不同于辨识时用的数据去检验模型的精度。如果检验的结果有过大的误差，则可能存在两个问题：辨识用的数据缺乏代表性或所选的模型类

8、不合适。在不同类模型川进行比较所用方法主要是统计检验（如F检验、似然比检验）或者是在拟合误差的基础上加上评价模型的惩罚项（如赤池的AIC准则）。_根据实测的伯德图，用渐近线來确定频率特性的有关参数，从而对系统的传递函数进行粗略的检测。5系统仿真5・2主缸位移分析（主缸行程15cm,初始位置4.5cm,负载缸行程10cm.初始位S10cm系统溢流