测力轮对标定试验台加载系统设计

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本文以测力轮对标定试验台的电液力伺服加载系统为研究对象,旨在解决电液伺服加载系统存在的非线性、外部干扰大,存在交叉耦合和不确定性等带来的控制问题。针对上述问题,分别设计了PID控制器和鲁棒控制器,并通过LabVIEW程序实现了所设计的PID控制器和鲁棒控制器。首先,通过查阅大量的相关文献,简述电液伺服加载系统的工作原理及其发展现状、特点和发展趋势。并介绍了电液伺服控制的几种常用控制策略。通过对电液伺服加载系统的功能模块的分析,建立了电液伺服加载系统的数学模型。在此基础之上,研究了电液伺服加载系统的稳定性和动态特性。其次,研究了PID控制原理及其参数调整方法,并将PID控制算法应用于电液伺服加载系统当中。深入研究鲁棒控制器的控制原理和设计方法。详细介绍了标准H∞控制问题中的混合灵敏度问题。根据实际系统的特点结合鲁棒控制器的设计要求,给出了一般系统的加权函数选取原则和方法。通过反复试验确定加权函数,然后通过MATLAB鲁棒工具箱中的混合灵敏度求解函数求出鲁棒控制器的模型。对设计的鲁棒控制器和PID控制器进行比较仿真分析。仿真结果表明:鲁棒控制器在跟踪精度、抗衰减能力、响应速度方面都优于PID控制器。最后,介绍了测力轮对标定试验台的实验程序。并根据文中设计的PID控制器和鲁棒控制器,应用LabVIEW软件中的PID模块和MATLAB脚本分别实现这两种控制器。对分别处于这两种控制策略控制下的电液伺服加载系统进实验。采集其对阶跃信号和不同频率正弦信号的响应信号,并进行对比分析。实验结果表明:鲁棒控制器的控制性能优于PID控制器,与仿真结果一致。
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