大型電渣爐液壓系統(tǒng)仿真分析與控制研究.pdf

1、本文根據(jù)冶煉工藝的要求，針對民用和國防工業(yè)具有重大意義的大型電渣爐設(shè)計了與之匹配的液壓系統(tǒng)，并進行了主要元件的選擇計算，同時對設(shè)計出的液壓系統(tǒng)進行了執(zhí)行元件強度穩(wěn)定性與發(fā)熱溫升的校核。建立了具有普遍意義的非對稱閥控制非對稱缸的系統(tǒng)模型，并在此基礎(chǔ)上得出了對稱閥控制非對稱缸的狀態(tài)方程。對存在皮囊式蓄能器的系統(tǒng)也建立了相應(yīng)的模型。
　　本文應(yīng)用內(nèi)模(IMC)原理，得到了PID控制器參數(shù)與系統(tǒng)參數(shù)的關(guān)系，因而設(shè)計出的控制器能很好地與系統(tǒng)

2、匹配。為了彌補PID控制器響應(yīng)慢的不足，本文應(yīng)用模糊控制原理，設(shè)計了模糊自整定PID控制器。模糊能夠使用模糊規(guī)則，在線自動調(diào)整PID控制器的參數(shù)，縮短系統(tǒng)的響應(yīng)時間。還提出了比例一模糊PID復合控制的方法。其基本原理是根據(jù)專家經(jīng)驗和系統(tǒng)調(diào)試時的現(xiàn)場狀況，設(shè)定一個開關(guān)域值，作為切換不同控制器的觸發(fā)信號。當系統(tǒng)偏差較大時用比例控制快速減小偏差。系統(tǒng)偏差變小后，應(yīng)用模糊自整定PID提高控制精度。這樣可以減少在線計算量，自動調(diào)整控制參數(shù)，使得動

3、態(tài)性能得到極大改善。仿真結(jié)果顯示，比例—模糊PID復合控制相對于常規(guī)PID其響應(yīng)時間大大減少，完全可以成功地應(yīng)用到工業(yè)產(chǎn)品中。
　　實際系統(tǒng)運行時總存在一定的干擾。根據(jù)系統(tǒng)方框圖的理論分析也表明，負值負載會對系統(tǒng)產(chǎn)生強烈的干擾。為了減小干擾信號對的影響，本文采用了針對干擾的前饋控制原理對干擾信號進行了一定程度的補償。仿真結(jié)果表明，在工程誤差允許的范圍內(nèi)，前饋控制能夠補償干擾信號產(chǎn)生的穩(wěn)態(tài)誤差，使系統(tǒng)正常工作。
　　為了降低比

4、例閥的制造成本，比例閥有一般在20％～30％的零位死區(qū)。這使得在閉環(huán)控制時系統(tǒng)在比例閥零位左右基本不能正常工作。為了使系統(tǒng)在零位左右依然有正確的輸入輸出關(guān)系，本文對比例閥的死區(qū)進行了一定程度的補償。其基本原理是當給定信號進入了死區(qū)時，此時在控制器輸出的基礎(chǔ)上，增加補償信號。補償信號的大小基本由死區(qū)決定。仿真結(jié)果表明，采用補償算法后，輸出信號基本能夠跟蹤輸入信號，即降低了比例閥的死區(qū)對系統(tǒng)的影響，使系統(tǒng)快速穿過了比例閥的死區(qū)。