不同负载工况下泵控马达系统恒速控制研究

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泵控马达调速系统在工程机械领域中的应用非常广泛。但是,泵控马达调速系统是一个高阶、非线性、时变系统,负载工况复杂多变,采用常规的控制算法对其进行控制很难获得满意的控制效果。国内对于泵控马达系统的研究主要是集中于参数和功率匹配问题,控制方法也是采用单一的控制策略。因此研究泵控马达系统在不同的负载工况下采用何种控制策略效果最佳具有非常重要的意义。主要的研究内容和方法如下:(1)利用理论建模的方法对泵控马达系统进行了建模,求解出系统的开、闭环传递函数,并根据系统的传递函数判断系统的稳定性。(2)建立系统的控制框架,提出灵活运用经典PID控制、专家PID控制、遗传算法PID控制以及BP神经网络PID控制等四种控制算法,在不同的负载工况下,实现对泵控马达系统的恒速控制。(3)根据联合仿真的原理,建立系统的AMESim物理模型,在Simulink中建立系统的控制器模块。通过联合仿真数据接口模块,将系统的物理模型与控制模块巧妙的连接起来,构成一个闭环控制系统。(4)通过AMESim与Simulink联合仿真和单纯的Simulink仿真,检验了控制方法的可行性。分析了系统在空载和不同外负载(突变、缓变、交变)工况下的动态性能。得到了系统在不同负载工况下,对应的最佳控制策略。通过对仿真结果的分析可得,空载状态下,专家PID控制系统的响应时间最短。不同外负载状态下,当外负载为突变载荷时,专家PID控制比其他三种控制策略的超调量小,恢复到新平衡状态的时间更短。当外负载为缓变载荷时,遗传算法PID控制的效果最好。当外负载为交变载荷时,BP神经网络PID控制的抗干扰能力最强。此外,不论是空载状态还是不同外负载状态,系统联合仿真的响应时间均比单纯的Smulink仿真时间长。最后,通过对比两种仿真方式的优缺点,发现采用联合仿真的方式对液压系统进行分析研究,可以获得更为可靠的仿真结果。
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