电液伺服振动台数字控制系统研发

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1、分类号：学校代码：82701密级：机械科学研究总院硕士学位论文题目电液伺服振动台数字控制系统研发英文题目TheResearchandDevelopmentofDigitalControlSystemofElectro-hydraulicServoVibrationTable培养单位：北京机械工业自动化研究所专业：控制理论与控制工程研究方向：工业自动化系统集成研究生姓名：刘增元指导教师：朱晓民副指导教师：史亮2014年6月13日万方数据机械科学研究总院本论文经答辩委员会全体委员审查，确认符合机械科学研究总院硕士学位论文质量要求。答辩委员会签名：主席：（工作单位

2、职称）委员：导师：万方数据独创性声明本人郑重声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据本人所知，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得机械科学研究总院或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：日期：学位论版权使用授权书本人完全了解机械科学研究总院有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权机械科学研究总院可以

3、将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(涉密的学位论文在解密后适用本授权书)作者签名：导师签名：日期：日期：万方数据机械科学研究总院硕士学位论文摘要摘要电液伺服振动台以其优良的性价比在工业领域中得到了广泛应用。传统振动台主要采用模拟电路对系统进行控制，控制器中独立电子元件多，控制性能容易受温度湿度等变化因素影响，固定的控制器结构不利于系统控制功能的改进与扩展。本文相应课题研发的电液伺服振动台数字控制系统，可以克服模拟电路控制器的诸多缺点，进一步提高系统的稳定性、可靠性和控制精度。本文首先阐述了

4、电液伺服振动台及其控制技术的国内外发展现状，总结了数字控制相较于模拟控制的优势；其次，通过分析电液伺服阀和液压缸的特性得到它们的线性化数学模型，在此基础上简要分析了整个系统的稳态特性和动态特性，掌握了系统的固有性能；随后，从头搭建了VxWorks环境下的数字化控制系统平台，设计了两种控制器，分别为通过结合Ziegler-Nichols方法与传统PID参数整定方法设计的数字PID控制器和模糊控制器，利用Simulink仿真比较了两种控制器的控制效果，采用Tilcon软件开发了上位机管理图形界面；最后，将所设计的数字PID控制器与现有振动台硬件条件相结合进行联台

5、调试，在线整定了数字PID控制参数，实现了系统的位置闭环与信号跟随功能，验证了仿真的正确性，分析了振动频率与负载质量对控制效果的影响。实验分析结果表明，控制系统在振动频率较低时跟踪效果较好；在一定范围内负载质量增大时，控制系统响应曲线超调量减小、调整时间和上升时间增加、系统整体振荡减小。本课题以实现电液伺服系统的数字控制为目标，通过理论分析、仿真研究、实验研究相结合的方法，成功开发了电液伺服振动台数字控制系统，完成了位置闭环和信号跟踪功能，获得了较高的控制精度。数字控制系统具有诸多优点，拥有广阔的发展空间和应用前景。此外，本课题搭建的数字控制系统平台还为多种

6、控制理论和方法在电液振动台控制中的进一步应用研究打下了很好的基础。关键词：电液伺服振动台，数字控制，VxWorks，PID控制器万方数据机械科学研究总院硕士学位论文摘要ABSTRACTForitsexcellentcostperformance,electro-hydraulicservovibrationtablehasbeenwidelyappliedintheindustrialfield.Therearemanyproblemsintraditionalcontrolwhichusestheanalogcontroller.Theperformanc

7、eofsystemwillbeaffectedbythechangeoftemperatureandhumidityeasilybecauseofthenumbersofindependentelectroniccomponents.Itisalsohardtomodifyandextendthefunctionofsystemforthefixedstructureofcontroller.Inordertoovercometheshortcomingsofanalogcontroller,thispaperdiscussakindofdigitalcon

8、trolsystemwhichcanimprovet