带压作业装置举升电液伺服系统研究

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1、硕士学位论文带压作业装置举升电液伺服系统研究RESEARCHONELECTRO-HYDRAULICSERVOSYSTEMOFLIFTINGMECHANISMFORSNUBBINGUNIT贾圣超哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：TP273.3学校代码：10213国际图书分类号：681.5密级：公开工程硕士学位论文带压作业装置举升电液伺服系统研究硕士研究生：贾圣超导师：徐本洲副教授申请学位：工程硕士学科：机械工程所在单位：机电工程学院答辩日期：2015年7月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TP273.3Schoolcode:10213U.D.C:

2、681.5Securityclassification:publicDissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONELECTRO-HYDRAULICSERVOSYSTEMOFLIFTINGMECHANISMFORSNUBBINGUNITCandidate：JiaShengchaoSupervisor：AssociateProf.XuBenzhouAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MechanicalEngineeringAffiliation：S

3、choolofMechatronicsEngineeringDateofDefence：July,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要举升机构是带压作业装置的关键部分，一般采用两路液压缸系统同步驱动，该液压系统的性能对整个带压作业装置至关重要。本课题针对带压作业装置中举升电液伺服系统进行分析研究。针对该液压系统长行程、外负载力大范围变化的特点，采用非对称阀控非对称缸，并建立了单路系统的非线性数学模型；在此基础上，考虑双路系统耦合的影响，建立了双路系统数学模型。针

4、对带压作业装置液压举升系统要求在大范围内平稳运行的特点，本文对单路系统进行分析，采用基于微分几何的反馈线性化理论，将非线性系统转化为一个完全可控的线性系统，保留了系统高阶非线性项，实现了大范围线性化，并分析了其零动态的稳定性。对大范围线性化之后的可控系统，利用有界跟踪原理设计了控制器。由于负载干扰力对系统影响较大，设计了负载干扰力扰动观测器。不同工况下，对反馈线性化控制器与PID控制器进行仿真分析，结果表明系统工作在稳态点附近时，PID控制效果较好；当系统远离稳态点时，反馈线性化控制器效果较好。分析带压作业装置双路系统不同步因素，设计了主从方式、等同方式和交叉耦合式经典同步控制方

5、案。不同工况下，采用反馈线性化控制器对单路系统进行控制，仿真比较3种同步方案的同步误差。结果表明交叉耦合方式的最大同步误差为2.6mm，等同式最大同步误差为3.3mm，主从方式的最大同步误差为20.3mm。因此系统选用交叉耦合式同步控制方式。利用xPCTarget模块搭建单路系统和双路系统控制模型，通过实验验证带压作业装置举升电液伺服系统的控制方案。由于非对称阀控非对称缸的特性与对称阀控对称缸特性相似，因此在现有设备基础上，本实验采用对称阀控对称缸。实验结果进一步表明了单路系统采用反馈线性化控制是大范围有效的，同步控制采用交叉耦合方式时同步误差最小。关键词：带压作业装置；非线性模

6、型；反馈线性化；同步控制-I-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractTheliftingmechanismisthekeypartofthesnubbingunit,andisgenerallydrivensynchronouslybytwohydrauliccylindersystems,theperformanceofthehydraulicsystemisessentialforthewholesnubbingunit.Thisthesisanalyzesandstudiestheliftingelectro-hydraulicservosystemofthesnu

7、bbingunit.Accordingtothecharacteristicsofthehydraulicsystemoflongstroke,heavyloadrange,thenonlinearmathematicalmodelofsingleasymmetrichydrauliccylinderwithasymmetricvalvecontrolisestablished;onthisbasis,withconsiderationofthecouplingofdoubles