给我们带来了极大的方便,让我们能够更加独立地完成这个课题,使我们在即将离校的最后段时间里,能够更多学习些实践应用知识,增强了我们实践操作和动手应用能力,提高了独立思考的能力。
再次对我的所在的学院,我的母校表示感谢,最后,向在百忙中抽出时间对本论文进行评审并提出宝贵意见的各位专家表示衷心地感谢,并再次感谢所有在这次毕业设计中给予过我帮助的良师益友。
四年的读书生活在这个季节即将划上个句号,而于我的人生却只是个逗号,我将带着对亲朋好友的感激以及对自己的承诺在我的人生里再次起航。
此过强的微分调节,对系统干扰性有方面影响。
另外,微分反映的是变化率,如果输入没有变化,那么微分作用的输出就是零,因此它不能单独使用,需要与另外两种调节规律相结合。
数字控制算法由于计算机处理的是数字量,所以相应的在计算机控制系统中,使用的是数字控制器。
数字控制算法通常分为位置控制算法和增量控制算法。
位置式控制算法将式和式进行离散化处理,就可以得到离散的表达式或者式中为采样时间为采样序号为第次采样时刻的计算机输出值为第次采样时刻的输入的偏差值为第次采样时刻的输入的偏差值。
位置式控制算法的缺点是每次都和过去的状态有关,计算时要对进行累加,计算机运算工作量大。
而且因为计算机的输出对应的是执行机构的实际位置,如果计算机出现故障,的变化幅度大就会引起执行机构位置的大幅度变化。
这种情况往往是生产实践中所不允许的,甚至可能造成重大的生产事故。
因而产生了下面的增量式控制算法。
增量式控制算法有了上面的的表达式,就可以根据递推原理得到的表达式如果用式减去式,就可以的到下面的式子可将式进步改写为下面的表达式式中都是与采样周期比例系数积分时间常数微分时间常数有关的系数。
增量式控制算法虽然只是在算法上做了点改进,但是却带来了不少优点。
由于计算机输出的是增量,所以误动作的时候对输出的影响比较小,必要的时候可以使用逻辑判断的方法将这种影响消除。
算式中不需要对误差进行累加,控制增量的确定仅与最近的次的采样值有关,所以能够比较容易的通过加权处理而获得比较好的控制效果。
考虑到这些优点,在本文所讨论的液压缸升降系统中选择的是增量式控制算法。
其控制算法程序流程如图所示。
图增量式控制算法程序流程框图智能自适应控制器将控制方法和其它控制理论相结合,形成了多种不同类型的控制器。
自适应控制技术就是个成功的例子。
自适应技术具有自适应控制和常规控制开始计算控制参数计算和本次采样输入设定初值数字滤波转换被控对象输出执行机构输出重置采样时刻到两方面的优点。
它既有自动辨识被控过程参数自动整定控制器参数够适应被控对象参数变化等系列优点同时也具有常规控制器结构器简单工作稳定容易为人们掌握等优点。
自适应控制器有许多中,智能型自适应控制是其中的种。
考虑到本文的篇幅,以及智能型自适应控制器本身所具有的优点,在这里只介绍这种自适应控制。
智能自适应控制器主要优点是不需要在线辨识被控系统的精确模型,对系统的阶数也没有限制,又能进行比较精确的在线控制。
该方法的核心是根据控制器输入信号系统误差的大小方向和变化趋势等特征做出相应决策,选择适当的控制模式。
两模式开关模式和模式控制的两种控制模式是根据两种条件来确定的,其控制效果比普通控制有较大的改进。
另外,有些控制规则即使对个未知系统来说也可以成立。
从下面的典型误差曲线可以分析得出。
图误差变化曲线图是条典型的误差变化曲线,如果考虑曲线上不同点的误差和误差变化率的大小与正负,就会有下面的描述在点,误差大于零,而且绝对值较大但是误差变化率小于零,此时为了迅速消除误差,希望控制作用负大些。
在点,答应零,但是绝对值比较小而且误差变化率小于零,为使不至于冲过设定值而引起新的波动,希望控制作用负小些。
在点,小于零,也小于零,为使误差迅速收敛,希望控制作用正大些。
在点,尽管小于零与点相同,但是大于零,希望控制作用正小些。
在点,误差大于零,但是绝对值比较小而且也大于零,误差有继续增大的趋势,作用控制作用应该取的负大些。
在点,误差大于零,但是绝对值比较小小于零,这个时候为了不使冲过设定值引起新的变动,控制作用应该取的负小些。
类似的可以继续分析下去,这样就可以获取定性规则。
把条件和规则对应起来,就可以得到下面的规则如表。
表智能控制规则表序号条件控制输出控制模式或开关控制控制的条件,则采用开关控制模式进行控制控制,使误差迅速减小如果误差趋势增大,则加大控制量以便迅速纠正偏差,此时应该采用控制模式如果误差趋势减小,则叫嚣控制量,采用控制迷失如果误差为或很小在允许的误差范围内,系统已经处于平衡状态,则保持原有的控制输出,即保持控制模式。
上面所讨论的这种智能型控制算法既有这种人工智能的推理逻辑运算又有的解析运算,因而其控制功能早已超出了般的控制器。
除此之外,智能型控制还可以充分发挥计算机运算速度快精度高存储信息容量大和逻辑判断功能强的优点。
完全有理由可以这样认为,智能控制在今后的工业控制过程中将会得到越来越广泛的应用。
系统模拟仿真仿真是以相似性原理控制论信息技术及相关领域的有关知识为基础,以计算机和各种专用物理设备为工具,借助系统模型对真实系统进行实验研究的门综合性技进行反复的凑试,知道获得满意的控制效果。
具体步骤如下积分器时间∞,微分时间。
将系统投入运行。
整定比例度。
如果曲线振荡频繁,则加大比例度如果曲线超调大,且趋于非周期过程,则减小比例度。
引入积分作用此时应该将上述比例度加大倍。
将由大到小进行整定。
如果曲线波动较大,则应该增大积分时间如果曲线偏离设定值后长时间回不来,则需要见效,以求得较好的过渡过程曲线。
引入微分作用,将设置,并且由小到大进行调整。
如果曲线超调大而衰减慢,则增大如果曲线振荡厉害,则需要减小。
观察曲线,再适当调节和,反复调试直到求得满意的实际曲线为止。
系统仿真与分析在对系统模块参数与系统仿真参数进行设置之后,对系统进行仿真和分析。
为了对控制器的作用有个直观的认识,这里使用两组不同的控制参数对系统进行仿真,其结果如图所示。
参数参数图不同参数模拟系统和仿真结果从而可以知道,对于控制器而言,增加微分控制器参数可以减小系统的超调量,缩短系统调节时间增加积分控制参数可以增加系统超调量,延长系统调节时间而增加比例控制参数值可以缩短系统调节时间。
经过分析可以得出如果控制量大的话,那么工作台运动速度斜率就相应变大,运动速度变大,表示工作台运动加速度变大如果控制量小的话,那么速度斜率就相应变小,运动速度变小,表示工作台运动加速度变小。
工作台要想维持在稳定的温度在定的波动范围之内,就需要定的能量。
在相同的负载下,如果控制量大的话,该系统所能够维持的稳定速度就大,如果控制量小的话,那么该系统所能维持的稳定速度就小。
如果考虑到工作台负载大小,就可以得到在设定运动速度相同的情况下,如果系统负载越大,那么控制量需要的就大如果该系统负载越小,则需要的控制量就小。
对于般的控制来说,如果误差为正,误差变化率也为正,说明实际速度已经高于期望值,而且仍然有继续增大的趋势,这个时候控制量就应该大幅度减小但是如果误差为正,误差变化率为负,那么就要考虑误差偏离的程度和误差变化率变化的程度再决定控制量的大小。
如果误差为负,且误差变化率也为负,说明实际速度已经低于期望值,而且这种趋势在变大,那么控制量应该大幅度增加如果误差为负,误差变化率为正的话,那么也要考虑误差的偏离程度和误差变化率变化的程度再决定控制量的大小。
结论本次所设计的液压模拟飞行实验转台,是采用并联机构所实现的。
目前,大部分飞行模拟转台都采用串联机构实现的。
并联机构同串联机构相比它所承受的载荷远远大串联机构,而且在灵活性和实用性上都不逊色串联机构,所以本设计采用了并联机构。
本文所设计的液压飞行模拟转台由上升系统几传动系统的机械结构,液压回路和单片机控制系统。
由于使用了位移转速传感器和先进的控制算法,从而大大简化了液压缸的机械结构和液压系统结构并采用了电动机和液压设备体化的超高压泵站,使得产品设计模块化,各模块之间的接线更加简单明了,易于实现。
在设计单片机的控制系统时,采用的是控制芯片,并设计了光栅传感器与单片机的接口电路和驱动电路。
系统工作时,由光栅传感器将位移信号反馈给单片机,在单片机中将反馈来的位移信号与期望值进行比较后,其偏差值经由控制算法计算后得到电动机的控制量,再通过正弦脉宽调制的方法控制电动机的转速,从而达到控制液压缸升降速度和工作台转速的目的,进而可以实现模拟飞机飞行的姿态。
最后利用对系统进行仿真实验,结果表明本次设计所采用的控制算法对系统有较好的控制效果。
在这为期三个月的时间里,笔者充分考察了液压飞行模拟实验转台的使用状况,从实用角度出发,尽可能多的利用自己所学的知识,并大量查阅了相关资料后,得出了如前文所述的设计方案。
在这套方案有些设计可能不是最优的,但都应该是可行的。
当然个产品的开发并不如我们想象的这么简单,还有许多方面还没考虑到,可能会存在些设计环节上的空白。
再加上笔者知识有限经验不足时间紧促等多方面原因可能会存在些设计上不成熟的地方或缺陷来,还请老师指正并谅解并改正。
参考文献刘兴堂,吕杰,周自全主编,空中飞行模拟器北京国防工业出版社,赵佩华单片机接口设计及应用北京机械工业出版社,陈康宁等机械工程控制基础西安西安交通大学出版社,成大先主编,机械设计手册液压传动北京化学工业出版社,吴宗泽主编,机械设计实用手册北京化学工业出版社,璞良贵,纪名刚主编,机械设计第七版,高等教育出版社,孙恒,陈作模主编,机械原理第六版,高等教育出版社,余锡存,