工程机器人试验台自动制约探讨

本文研究的对象是一个以ZL06装载机工作装置及前车架为机械本体,加上微机测试与控制系统而构成的工程机器人综合试验台,主要用于本科生和研究生的实验教学,本文的主要目的是寻求合适的控制方法,以获得较好的控制效果。该试验台可归结为两组电液比例阀控缸系统,具有非线性和参数多变性的特征,文中首先进行了液压系统设计,选择了合适的位置控制与采集组件,进行了控制系统硬件与软件设计,对系统进行了理论分析与数学建模,进行了多种控制方法分析与软件设计。针对电液比例位置控制系统具有非线性,参数不确定的特点,利用PID控制理论和方法对系统进行了一系列研究工作。从PID控制的结构形式、实际控制工程需求和实现条件分析了PID控制的独特优点,分别对位置式PID控制算法、增量式PID控制算法进行了讨论。本文在先容系统元件特性的基础上,通过机理分析法建立工程机器人试验台控制系统的数学模型,分析有关参数及系统特性和液压控制系统的性能。利用可视化编程工具VC++编制试验台控制程序,应用串口通讯技术,实现了数据采集与实时的显示。针对控制系统的非线性,分析了其发生的原因,提出了改进方案。然后进一步为系统设计了模糊控制器,验证了模糊控制的鲁棒性,通过理论和仿真分析了模糊控制存在的问题,进而在常规PID和模糊控制的基础上,提出了模糊PID控制的策略,可获得更好的控制效果。【关键词】：工程机器人电液比例阀增量式PID模糊控制串口通讯
【论文提纲】：提要4-7第一章绪论7-131.1本课题的背景7-81.2国内外研究现状及发展趋势8-111.3本文的主要目的和意义111.4论文主要工作11-13第二章工程机器人试验台控制系统13-232.1系统的描述及基本要求132.2试验台的机械组成13-142.3机构运动学分析14-152.4控制系统的硬件构成15-192.5液压系统工作原理19-212.5.1电磁比例换向阀结构特点及工作原理19-202.5.2试验台液压系统原理图20-212.6小结21-23第三章工程机器人控制系统模型的建立23-353.1比例控制放大器的传递函数243.2比例阀电—机械转换器的传递函数24-273.3阀控液压缸的传递函数27-323.3.1滑阀的线性化流量方程27-283.3.2液压缸流量连续性方程28-293.3.3液压缸力平衡方程和传递函数29-323.4工程机器人控制系统的传递函数323.5各环节参数的确定32-333.6工程机器人试验台控制系统稳定性分析33-343.7小结34-35第四章控制系统的软件设计35-474.1引言354.2控制算法的选择35-424.2.1控制方法35-364.2.2直接数字控制的基本概念36-374.2.3基于DDC系统的PID控制器37-414.2.4PID控制参数的整定41-424.3软件各模块简介42-464.3.1串口通讯简介42-434.3.2数据的接收和显示43-444.3.3数据的保存和分析44-454.3.4板卡程序的调用与输出45-464.4小结46-47第五章模糊控制原理及实在现47-615.1模糊控制技术概论47-525.1.1模糊控制的产生47-485.1.2模糊控制的研究现状48-505.1.3模糊控制系统的组成及工作原理50-515.1.4模糊控制器的设计要点51-525.2模糊控制器的设计52-585.2.1系统模糊控制器的结构52-555.2.2基于减小系统误差的模糊控制规则55-565.2.3系统模糊控制表的建立56-585.2.4模糊控制算法的实现585.3模糊PID控制器58-605.4小结60-61第六章控制系统的仿真与试验61-656.1引言616.2仿真分析61-646.3试验方案646.4小结64-65第七章结论65-66参考文献66-70摘要70-72Abstract72-76致谢76