环卫机械手的电液伺服系统研究与仿真

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1、分类号TH137.9密级公开UDC621学校代码10500硕士学位论文（全日制学术学位）题目：环卫机械手的电液伺服系统研究与仿真英文题目：ResearchandSimulationofElectro-hydraulicServoSystemofSanitationManipulator学位申请人姓名：严翩申请学位学科专业：机械电子工程指导教师姓名：张道德二○一六年六月分类号TH137.9密级公开UDC621学校代码10500硕士学位论文题目环卫机械手的电液伺服系统研究与仿真英文题目ResearchandSimulationofElectro-hy

2、draulicServoSystemofSanitationManipulator研究生姓名（签名）指导教师姓名（签名）职称教授申请学位学科名称机械电子工程学科代码080202论文答辩日期2016.5.23学位授予日期2016.6.30学院负责人（签名）评阅人姓名李刚炎评阅人姓名石端伟2016年6月2日学位论文原创性声明和使用授权说明原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，独立进行研究工作所取得的研究成果。除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，

3、均已在文中以明确方式标明。本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖北工业大学可以将本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和汇编本学位论文。学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日摘要本文以液压机械手作为实体控制对象，完成了机械及液压系统的整体设计，阐述了环卫液压机械手的电液伺服阀控系统的结构组

4、成及理论。主要针对机械手液压驱动系统的电液伺服闭环控制系统进行研究，在AMESim平台下建立阀控非对称液压缸的液压-机械系统模型，通过AMESim/Simulink进行联合仿真分析，解决了电液伺服控制系统在AMESim平台下难以建模的问题；针对电液伺服阀控系统存在的非线型性、参数时变性及液压系统振荡等问题，提出模糊PID控制算法进行系统性能优化，重点对电液伺服闭环控制系统进行研究。首先，根据工况要求完成了环卫液压机械手的机械本体结构，分析其动作要求所需的自由度及运动空间，确定机械手为5自由度关节型液压机械手。选取多路阀控系统作为机械手液压驱动，同

5、时，将闭环位置控制系统作为液压机械手的核心研究部分，并在AMESim平台下进行仿真分析。其次，研究开发了电液伺服系统的位置闭环控制系统，在AMESim平台下建立阀控非对称缸液压系统模型。根据特定参数，计算了液压机械手的电液伺服系统传递函数，并在MATLAB平台下绘制bode图，验证系统的动态稳定性。根据仿真结果，有针对性的提出对电液伺服系统性能的改善和研究方向。另外，分析伺服阀的主要性能指标，针对电液伺服阀阀控系统存在的非线型性、参数时变性和液压系统振荡以及外在扰动，研究模糊、PID控制器的控制原理和结构，通过分析比较各自的控制优、缺点，提出了基

6、于模糊PID控制的阀芯位置闭环控制系统优化算法。最后，以机械大臂的阀控系统为研究对像，在AMESim环境下建立大臂的液压控制系统模型，并进行系统稳定性仿真分析；针对电液伺服控制系统难以在AMESim下建模的问题，在MALAB/Simulnk模块下，建立大臂电液位置伺服控制系统的模糊PID控制器模型，结合AMESim软件进行联合仿真，并对实验结果进行分析校对。实验结果表明，控制优化效果明显，系统响应速度显著加快，位移误差小于0.1%，满足预期效果。关键词：液压机械手，电液伺服阀，模糊PID控制，AMESim/Simulink联合仿真IAbstrac

7、tInthispaper,byaimingatthehydraulicmanipulatorasanentitycontrolobject,completedthedesignofmechanicalandhydraulicsystem,describedthestructureandprincipleofthecontrolsystemofelectro-hydraulicservovalve.Mainlystudiedtheelectro-hydraulicservovalvepositionclosed-loopcontrolsystemo

8、fmanipulatorhydraulicdrivesystem,establishedahydro-mechanicalmodelof