labview对电液伺服系统的在线控制和仿真

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1、声明户口明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得西南林学院或其它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。签名：至翊日期：垄磁翻f』堡关于论文使用授权的说明本人同意：西南林学院有权保留论文的复印件，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文；提交论文一年后，允许论文被查阅和借阅，学校可以公布论文的全部或部分内容。(保密的论文在解密后应遵守此规定)

2、1绪论1．1研究背景电液伺服控制是一门比较新兴的科学技术，它不但是液压技术中的一个新分支，而且也是控制领域中的一个重要组成部分。电液伺服系统作为机电控制系统的一个重要的组成部分，具有响应速度快，输出功率大，控制精确性高等特剧11，因而在航空、航天、军事、冶金、交通、工程机械等领域得到广泛应用。电液伺服系统是使系统的输出量，位移、速度、力等能自动地、快速地、准确地跟随输入量的变化而变化【2】。传统的模拟式电液伺服系统是把传感器的反馈量直接接到伺服放大器板上，产生电流信号驱动伺服阀，伺服阀给执行元件提供一定压力的流量拖动负载运动。模拟式电液伺服系统结构复杂

3、、抗干扰能力较弱，控制方式单一。随着计算机技术的发展，出现了以PLC为控制器的新型电液伺服控制方式，这种方式是把给定值和反馈值送入PLC，由PLC进行比较，得到误差值，经放大器放大后推动电液伺服系统的动作，但PLC进行算法运算时，只是局限在对PID参数的调整控制中，高级智能控制在PLC中难以实现。而虚拟仪器【3](VirtualInstrument，简称VI)则是通过软件将计算机硬件资源与仪器硬件有机地融合为一体，从而把计算机强大的计算处理能力和仪器硬件的测量、控制能力结合在一起，大大缩小了仪器硬件的成本和体积，并通过软件实现对数据的显示、存储以及分析

4、处理。LabVIEW是虚拟仪器的软件开发平台，智能控制策略在这种平台下可以较容易地实现。所以本文采用基于LabVIEW的开发平台对系统进行在线控制和仿真。1．2研究现状1．2．1电液伺服系统研究现状近代伺服控制系统的经典控制理论50年代初由美国麻省理工学院开始研究【4】，到60年代初构成了其基本类型。经典控制理论采用基于工作点附近的增量线性化模型来对系统进行分析和综合，设计过程主要在频域中进行，控制器的形式主要为滞后、超前网络和PID控制。目前，液压控制系统的经典控制理论已经成熟。对于一些频率不太高、参数变化和外干扰不太大的液压伺服系统，采用经典方法进

5、行设计，已经基本能够满足工程需要。近年来，随着机械工作精度、响应速度和自动化程度的提高，对液压控制技术提1LabVIEW对电液伺服系统的在线控制和仿真出了越来越高的要求，液压控制技术也从传统的机械、操纵和助力装置等应用场合开始向航空航天、海底作业和车辆与工程机械等领域扩展。在这种情况下，仅采用液压控制技术已难以满足上述应用场合提出的要求。机电液一体化技术【5】正是在这种背景下产生的。70年代末到80年代初逐渐完善和普及的计算机控制技术和集成传感技术为电子技术和液压技术的结合奠定了基础。计算机控制在液压控制系统中的应用大大地提高了控制精度和工作可靠性，使

6、得以往难以用模拟控制实现的复杂控制策略的实现成为可能。为了便于使微机和电液控制系统进行接口，近年来除继续采用传统的电液伺服阀和比例阀作为电液转换与放大元件外，80年代初还出现了采用高速开关阀和步进电机拖动数字阀的脉宽调制【6】(PWM)型电液伺服系统和数字增量控制【7J(IDC)型电液伺服系统。上述电液伺服系统与在传统的工业场合中应用的电液伺服系统相比具有明显的不同之处，主要表现在：①环境和任务复杂，普遍存在较大程度的参数变化和外负载干扰；②电液转换元件不同，采用了各种形式的数字阀，省去了D／A转换装置；③控制策略【8J变为以近代控制方法、智能控制19

7、1方法和鲁棒控制【101方法为主，控制器以模拟实现为主变为以数字控制和微机控制实现为主。凡是具备上述特性之一的电液伺服系统称为近代电液伺服系统。国外测控系统方面，以美国MTS公司的控制器为例，模数混合式控制器MTS458和MTS407将逐渐被全数字化控制器TeststarlI、SE和多通道GT所取代。目前，美国MTS公司的TeststarlI全数字控制器1111，运算频率可以达到5000次／秒，控制特性在传统的PID控制基础上，还具有前馈控制‘1引、频率反向补偿控制【13】、幅度控制『14】和压差【l5】等辅助控制特性。国产测控系统方面，随着单片机技术

8、和计算机技术的发展，开始向总线化、模板化技术发展，并逐步提高计算机在系统中的控制比重。1．2．