摊铺机工程机械机电液技术(研究生)课程.ppt

第5章摊铺机调平机电液自动控制系统?工程机电系统设计中,主要完成以下工作:?了解系统的组成、工作原理、建模方法、特性分析及设计方法;?合理选择零、部元件(或根据要求设计和制造其中部分元件);?分析、计算和测试由零、部件组成系统的静态和动态性能指标;?如果不满足要求还需提出进一步的改进方案。?工程机电系统设计原则:?机、电、液互补原则、功能优化原则、自动化、智能化原则、效益最大原则(低成本)、开放性原则?系统设计的类型?(1)开发性设计。它是在既没有参考样板又没有具体设计方案的情形下,仅根据抽象的设计原理和对新系统的性能要求进行设计,具有很强的突破性和创新性。?(2)适应性设计。它是指在总的方案原理基本保持不变的情况下,对现有系统进行局部更改。例如用电子装置代替原有的机械结构,或者为了实现电子化控制,对机械结构进行的局部适应性变动。?(3)变异性设计。是指在设计方案和功能结构不变的情况下,仅改变现有系统的规格尺寸,使之适应某种量值变化的要求。?系统设计的方法?工程机电系统设计方法通常有机电互补法、结合法和组合法。?(1)互补法。互补法也称为取代法,用适当的通用或专用电子部件替代原工程机械中的复杂零部件。?(2)结合法。结合法也称为融合法,这类产品的功能部件是专用的,各要素之间的接口条件已得到从份考虑,甚至可能融为一体。?(3)组合法。将用互补法、结合法制成的功能部件子像积木一样组合成各种机电系统。机电一体化的发展过程?机械电子化:(1)增加微电子控制实现机械产品的多功能和高性能。(2)机械式机构被电子装置所取代。(3)充分考虑机电接口,互相融合形成新一代高性能产品(机电一体化的发展过程)。?如测量应力,应变:应变片,弹性体,惠斯登电桥,放大电路。完成物理量力(应变)到A/D及计算机的接口设计。?传动机构设计:依据转矩,转速,尺寸,选择电机,减速机构(齿轮,谐波,行星等)?温度传感器:变换原件(铂电阻,电偶),变换电路。后续接口条件。工程机械原控制系统(不加控制器)分析:a) 已知原系统中各环节结构、参数;b) 已知被控对象所处的环境分析原系统的稳定性、动态、稳态特性。工程机械控制系统设计(综合)――逆问题求解,也就是控制器的设计问题。一般说,一个系统有多种解法,可选择不同的控制结构,确定不同的准则函数。工程机械控制系统(含控制器)分析――正问题求解:a) 已知控制系统中各环节结构、参数;b) 已知被控对象所处的环境c) 已知外加控制器(PID、智能控制器)求解控制系统的稳定性、动态、稳态特性。工程机械控制系统的分析与设计工程机械控制系统的分析与设计a)已知对象特性及外加扰动是确定性的,时不变的;b) 已知系统期望输出r,要求的性能指标。 控制系统的设计: 设计控制器,校正对象的特性,使控制系统达到要求的性能指标,即,使控制系统在r作用下,由控制器给出的控制量u作用于对象,使其输出y跟踪r 。 对于确定性系统与环境,选择某种控制结构,可设计出确定参数的控制器。-u闭环控制系统框图y??er控制器对象控制器设计(确定性系统与环境)控制器设计(控制器设计(确定性系统与环境)对处于不确定、不确知环境中的,复杂的非线性不确定、不确知系统的设计问题,是控制领域研究的核心问题。智能控制是解决此类问题的有效途径。在已知被控对象的一些先验知识情况下:a) 由智能网络做辨识器,在线识别对象模型,由于网络的学****能力,辨识器的参数可随着对象、环境的变化而自适应的改变。b) 由智能网络做控制器,其性能随着对象、环境的变化而自适应的改变(通过网络辨识器)。控制器设计(不确定、不确知系统与环境)控制器设计(控制器设计(不确定、不确知系统与环境)工程机械机电液智能化控制系统工程机械机电液智能化控制系统电力电子化技术在工程机械方面的广泛应用,尤其是计算机技术的广泛应用,使工程机械向着高性能、自动化和智能化方向发展。智能控制是一门新兴的前沿交叉学科,其广泛的应用于智能机器人控制、智能过程控制、智能专家系统、智能故障诊断、智能化仪器等诸多领域,在工程机械领域的应用,具有广阔的应用前景。?对象或过程的数学建模与分析;(摊铺机自动调平系统、液压挖掘机轨迹控制系统、塔机工作机构变频调速系统)?工程机械机电液系统控制器的设计;(PID、神经网络控制器)?工程机械控制系统的仿真及静动态特性分析;?工程机械机电液系统的实验研究。(2) 课程主要分析介绍内容工程机械主要以液压和电机驱动,是典型的机电液伺服控制系统,存在着非线性、时变性、外干扰及交叉耦合现象,难以精确建模,目前,现有的系统模型都是在一定假设和近似的基础上求得的,在应用传统控制理论进行控制时遇到了很多困难,控制效果不好。利用智能网络的学****能力和非线性映射能力,设计智能网络控制器,使被控对象既能满足系统快速跟踪控制