磁流变电液系统的优化设计与运动控制研究

来源 :浙江大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yin2002cn2008
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磁流变液因其独特的流变效应和高响应、低噪声、控制方便等优点受到越来越多的关注。以磁流变液作为能量传递介质的电液系统也在多种领域崭露头角。这种电液系统以半主动控制方式最为常见,但若利用泵源提供动力便可以成为主动控制的执行器系统。以往的主动系统因工作模式与控制方式的原因无法精密的调节输出速度,因而在应用中受到限制。本文论提出了一种基于优化后的磁流变电液系统,通过调节阀组电流的组合以控制速度并设计了自适应鲁棒控制器以实现位置跟踪,现分章节论述如下:论文第一章以课题背景为切入点,介绍了磁流变液的性质与成分,以及磁流变电液系统的原理结构;分析了近年来磁流变电液系统的研究历程和现状,以及磁流变阀和自适应鲁棒控制的主要研究进展;最后概述了本论文的研究内容和意义。论文第二章详细介绍了提出的磁流变电液系统的结构原理,并对工作模式和磁流变阀进行了优化设计以实现系统的输出速度调节和系统性能的提高;建立了磁流变液、磁流变阀、液压缸、摩擦力的机理模型,并分析了系统在不同的工作状态下的流速-压力模型;最后总结并建立了描述系统工作状态的分析模型。论文第三章首先分析了MRF与MR阀的主要性能;随后根据系统的工作模式分别分析了单向运动、速度调节、双向运动的性能以及不同激励下运动特性的变化,验证了通过控制阀组电流组合实现系统输出速度控制;最后综合分析了系统性能在多项参数共同的影响下的变化以及系统的工作效率。论文第四章分析了磁流变电液系统位置控制的特点,给出了控制方案;建立了系统的不确定性模型,基于自适应鲁棒控制,利用反演法逐步推导了系统控制率并证明了控制系统的稳定性以及收敛情况;最后分析了控制器效果和参数对控制性能的影响情况。论文第五章提出了磁流变电液系统的实验测试方案,包括磁流变阀的性能测试、系统的运动性能测试、位置控制的实验方案;计算了系统各元件的选型标准,设计了数据采集程序,介绍了各元件的原理功能。论文第六章全面总结了本课题的研究内容和成果,指出了本论文存在的不足之处,并对本课题未来的研究方向提出了几点展望。
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