HMCVT泵控马达系统模糊PID控制研究

【目的】为减少由于HMCVT泵控马达系统响应迟滞以及遭受负载扰动时波动剧烈,使得拖拉机不能稳定在目标车速上的问题。【方法】以HMCVT泵控马达系统为研究对象,建立了泵控马达系统的数学模型,运用模糊PID算法对马达转速进行控制。针对标准鲸鱼算法易陷入局部收敛的问题,引入非线性变化、动态惯性权重以及遗传变异思想进行改进,并运用于PID参数的整定。【结果】以建立的传递函数为测试对象,改进后的WOA算法只需要迭代9次便能寻得最优解,相较于改进前减少了7次迭代,ITAE值降低了16.83%。相较于标准鲸鱼算法整定的模糊PID控制器,改进后的鲸鱼算法整定的模糊PID控制器在阶跃响应下系统最大超调量降低83.3%,调整时间减少0.759 s;正弦响应下最大误差减少16.41 r/min,降低了55.44%;斜坡响应下最大误差减少31.39 r/min,降低了44.58%;负载突变时最大速度减少2.2 r/min,降低了2.01%。采用试验设计的模糊PID控制器能有效实现HMCVT液压马达的变速跟踪控制,提出的改进鲸鱼算法能提高响应精度,降低误差。【结论】研究结果为装备HMCVT的拖拉机的最优经济性控制与最优动力性控制提供理论参考。

泵控马达系统响应特性和效率特性的研究

建立了泵控马达系统仿真模型,对系统响应特性进行仿真研究和试验验证,结果表明:变量泵排量比由电信号决定,定量马达转速由电信号和泵转速共同决定。建立了静液压系统效率模型,对效率特性进行比较研究和试验验证,结果表明:泵控马达系统在大排量、中压、中高转速范围内具有良好的效率特性。

基于模糊故障树理论的泵控马达系统故障诊断方法研究

本文主要以泵控马达系统为研究对象，通过分析该系统的故障形式，提出了基于模糊故障树理论的故障诊断方法来解决液压系统的故障监测与诊断问题。通过建立该系统的模糊故障树，进行模糊故障树的量化分析，最后进行故障诊断的算法研究等几个步骤来阐明模糊故障树分析液压系统故障的原理、方法和特点。

基于模糊PID算法的泵控马达系统恒转速控制

行车取力发电技术的核心问题是实现变转速泵控马达系统输出转速恒定。由于泵控马达系统输出转速存在线性波动现象,为实现其恒转速控制,提出一种权重系数是简单函数的模糊PID控制算法。通过分析含权重系数的模糊PID控制器解析结构,推导出其解析表达式。利用FPGA设计该控制器,并搭建泵控马达调速系统实验平台。对系统输出转速波动进行仿真分析,归纳出系统输出转速波动规律。实验表明在输入转速时变和系统负载突变情况下,系统输出转速波动量最大为80 r/min,超调量小于3.5%,调节时间最大为2 s,达到了国家Ⅲ类发电要求。

泵控马达系统的误差分析和故障诊断

针对一种由变量泵和定量马达组成的泵控马达系统进行误差分析和故障诊断。根据泵控马达系统排量比和输入电流的试验数据进行误差分析,建立一元正态线性回归模型,使用F检验、t检验和r检验三种不同方法检验线性回归方程显著性问题,确定回归方程相关参数的置信区间,并利用所得经验公式进行预测和控制,结果表明:a的99%置信区间为(-0.229 5,-0.201 2),b的99%置信区间为(0.013 9,0.014 5),σ2的99%置信区间为(3.205 1×10^(-4),4.357 6×10^(-3))。泵控马达系统线性度良好,误差可控。通过BP神经网络理论和频谱分析法对电液比例伺服机构和变量泵进行故障诊断,结果表明:基于BP神经网络trainrp算法的故障诊断仿真结果为(0.999 6,1.997 8,3.004 4,4.000 1),与理论值(1.000 0,2.000 0,3.000 0,4.000 0)基本一致;在频谱分析法中,在[0,512)Hz频段,以64Hz为频段宽度可检验出不对中、不平衡和短路3种状态,细化到[0,64)Hz频段,可进一步检验出正常、滚珠脱落、碰磨、断条和泄露5种状态。两种故障诊断方法具有良好的故障识别效果。

改进PSO算法的BP网络对泵控马达系统的优化

针对如何有效改善BP网络易陷于局部极小和收敛速度慢的缺点,提出了一种带有变异灰色算子的多群体协同混沌粒子群算法(GMMCCPSO)。将灰色变异算子应用于多群体协同粒子群的主群,以避免主群过早出现局部收敛现象;将混沌理论引入各从群,以增强各从群的局部搜索能力。利用改进的粒子群算法来优化BP神经网络的权值和阈值,有效地改善了BP网络易陷入局部极小和收敛慢的缺点,同时也极大地提高了其映射能力。通过对泵控马达系统进行MATLAB仿真研究,结果表明:改进的PSO-BP网络有效地改善了该系统存在对突加负载的识别能力、系统振荡性和响应速度差的缺点。

泵控马达系统的复合控制

泵控容积调速系统中负载发生变化时,要保证马达输出转速恒定.针对此提出了利用计算机闭环控制增大液压泵的输出流量和提高比例阀调整压力两种控制的复合控制方法.

模糊PID的电液比例泵控马达系统恒速控制

针对电液比例泵控马达系统,为了实现马达的恒速控制,采用了参数可自整定的模糊PID控制策略;通过分析泵控马达系统的工作原理以及该系统的调速原理,设计了模糊PID控制器,然后运用Simulink仿真工具,建立了泵控马达系统的仿真模型和给出了仿真结果。结果表明,外界干扰作用下,模糊PID控制的确比常规PID控制在实现马达恒转速控制上具有更好的动态响应特性。

基于线性二次最优控制PID参数优化方法的泵控马达系统研究

结合电液比例控制试验台上的泵控马达系统的组成、液压回路原理,重点讨论试验台上的泵控马达系统的恒速控制问题;建立变量泵控制马达系统的动态特性数学模型;提出泵控马达恒速控制系统的控制方法:PID控制与LQR控制。从理论上分析两种控制策略的方法、关系以及优缺点。用MATLAB软件对系统进行仿真,分析两种控制策略在不同的负载条件下的阶跃响应,得出相应的马达转速响应曲线图。从仿真结果看,LQR调节的性能优于PID控制,说明采用LQR调节器作为泵控马达恒速控制系统的控制方法是良好的。

基于遗传算法的泵控马达系统PID参数的整定

PID参数整定是一个多参数组合优化的问题,针对目前常用的工程整定法只能从系统的单项性能指标出发进行整定,而无法在全局范围内对PID参数进行组合优化,提出基于遗传算法的PID参数整定方法。这种方法充分利用遗传算法的适应度函数,引入所需的系统性能指标,对系统进行全面的参数设计。将该方法应用于泵控马达系统,取得了良好的控制效果,并将Ziegler-Nichols与遗传算法整定的PID控制系统响应曲线进行对比分析,证明基于遗传算法的PID参数整定方法的优越性。

控制泵控马达系统的单片机硬件设计

1 引言泵控马达系统具有输出功率大、效率高的优点,得到了广泛的应用。泵控系统采用单片机控制可以克服其低速不稳定、动态特性差等弊病,又因性能价格比高,因此越来越为工程界所青睐。本文介绍一种以单片机为主控单元,以步进电机为执行元件,控制变量泵斜盘角度的泵控马达系统。

泵控马达系统恒转速控制器设计与FPGA实现

在行车取力发电系统中,由变量泵-定量马达组成的变转速泵控马达系统的输出转速存在非线性波动现象,保证变转速泵控马达系统的输出转速恒定是行车取力发电系统的关键技术指标之一。为减小非线性波动的影响并实现系统的恒转速输出,提出了一种参数基于转速偏差和偏差变化率的指数函数的非线性PID控制算法,在建立变量泵恒流量数学模型得到流量方程后,利用FPGA完成了此算法的硬件实现,并采用"FPGA+SOPC架构"设计了泵控马达的恒转速输出控制系统。通过分析实验数据得出,该系统在输入转速时变,负载突变的情况下,其定量马达的输出转速波动量最大为60 r/min,超调量小于3.5%,调节时间最大为2 s,性能达到了国家III类发电要求。

基于LQR的泵控马达系统PID控制器设计

泵控马达系统在工程机械上得到了广泛的应用。首先建立变量泵控马达系统的数学模型,针对传统PID控制存在的问题,运用LQR(线性二次最优控制)优化PID控制参数,然后运用Matlab软件分析优化后系统的动态特性。

电液比例泵控马达系统模糊参数自整定PID控制

针对工程机械中电液比例泵控马达系统的恒速控制,对电液比例泵控马达系统设计了常规PID控制器和模糊自整定PID控制器两种控制策略,并应用到了控制泵控马达系统上。通过建立泵控马达仿真模型并利用Si m u l i n k工具箱对两种控制策略进行了仿真研究,通过对仿真结果分析,得出模糊自整定PI D控制器控制效果优于常规PID控制器控制性,系统的反应速度快、超调量小,并且外界的冲击对系统的影响较小,系统动态性能大大改善,能满足泵控马达系统工作要求。

基于AMESim的长管道对泵控马达系统影响的研究

长管道对闭式系统的响应有着重要影响,将管道精确模型与泵控马达系统相结合进行数学建模,并基于AMESim软件对系统进行仿真,采用考虑管道分布参数模型的管道子模型进行仿真,进而得到管道长度和管径的变化对系统阶跃响应的影响。

泵控液压系统中马达转速稳定控制及仿真分析

泵控液压马达系统中,由于外负载突变会导致发动机转速变化,进而引起变量泵转速改变,最终造成液压马达转速波动量过大及调整时间过长。针对变量泵-定量马达闭式液压系统,构建数学模型,得到传递函数框图,分析负载变化导致马达转速波动的原因。提出一种前馈补偿控制方法,通过实时改变变量泵的斜盘摆角来补偿变量泵转速扰动而引起的流量变化。推导补偿函数,并分别对阶跃100%负载、阶跃20%负载工况及斜坡100%负载、斜坡20%负载工况进行仿真。结果表明:增加前馈补偿控制后,马达转速波动量最大减少了3.87%,调整时间最多缩短了1.77 s。

变负载变转速输入泵控马达调速系统

行车取力泵控马达发电系统可以改变现有装备车辆供电模式。针对泵控马达系统存在转速和外接负载扰动的问题,以输入变转速变负载变量泵-定量马达恒速控制系统为研究平台,建立系统的流量模型,确定了对转速和负载扰动的控制策略以及相应的前馈补偿系数,采用了PID闭环控制与前馈补偿相结合的复合控制方法。并通过Matlab的Simulink模块对建立系统的仿真模型,得到了系统在转速和负载扰动下的控制规律,结果表明控制系统在两种扰动下反应迅速,最后通过实验验证,马达输出转速能保持在较理想的状态,为行车取力发电系统实现提供了借鉴意义。

基于PID与前馈相结合的泵控马达恒速输出系统研究

针对泵控马达系统存在转速和外接负载扰动的问题,以变量泵-定量马达恒速控制系统为研究对象,阐明了系统的控制原理,建立相应液压系统的数学模型;采用了优化后的增量式PID与前馈相结合的复合方式对系统进行控制。通过Matlab的Simulink模块对系统的响应情况进行仿真,仿真结果表明:控制系统在两种扰动下反应迅速,马达输出转速能保持在较理想的状态。采用负载箱来模拟负载变化,变频器控制来模拟转速变化,进行了试验台的搭建。在输入转速为800、1 500 r/min时,当突变转速和负载时,马达输出转速能在2 s内恢复到稳定值,稳态转速偏差为0.5%,瞬时转速偏差为5.33%。分析实验结果表明该系统调速能力较好,为车载发电系统的实现提供了借鉴意义。

变频泵控马达调速系统节能实验研究

阐明了交流变频泵控马达调速系统的节能原理,提出了功率节省率的概念.对变频泵控马达调速系统和进口节流阀控马达调速系统进行了能耗对比实验,结果证明:变频泵控马达调速系统有比较显著的节能效果,特别是低速或轻载时,节能效果更为明显;设定低频补偿功能会较大幅度地降低变频泵控马达调速系统低速段的效率.

泵控液压马达系统的动态特性分析与仿真

变量泵控定量液压马达系统在工程机械行走机构中得到广泛应用且占有极其重要的地位。利用Matlab/Simulink对泵控液压马达系统的性能进行仿真分析,能更好地了解系统的性能。从而能够更好地确定系统的动态稳定性,对实际液压系统的设计起到十分重要的作用。