回转负载双缸同步液压控制系统的研究

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1、硕士学位论文回转负载双缸同步液压控制系统的研究STUDYONDUALHYDRAULICCYLINDERSYNCHRONIZATIONSYSTEMWITHROTATIONLOAD王浩哈尔滨工业大学2015年7月国内图书分类号：TP271.31学校代码：10213国际图书分类号：62-523.3密级：公开工学硕士学位论文回转负载双缸同步液压控制系统的研究硕士研究生：王浩导师：王洪杰教授李正教授级高工申请学位：工学硕士学科：流体机械及工程所在单位：能源科学与工程学院答辩日期：2015年7月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TP271.31U.D.C:62-523.

2、3DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringSTUDYONDUALHYDRAULICCYLINDERSYNCHRONIZATIONSYSTEMWITHROTATIONLOADCandidate：WangHaoSupervisor：Prof.WangHongjieProf.LiZhengAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：FluidMachineryandEngineeringAffiliation：EnergyScienceandEngineeringDateofDe

3、fence：July,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要水轮机是利用水能发电的动力机械，在其工作过程中需要利用水轮机调速器根据电网负荷改变水轮机的流量以调整输出功率，改变转矩并维持额定转速。因此水轮机调速器是提高电站的自动化水平的核心，其关键的动力机构为液压接力器。在设备负载较大或布局空间受限的情况下，需要多个液压机构驱动负载，因此要求各个液压机构有较好的同步特性，这就需要克服系统各部件制造误差、泄露、非线性摩擦阻力等因素的影响。本文在查阅大量文献的基础上，针对双

4、缸同步驱动的回转负载系统，分析了系统的结构和组成，建立了系统模型，根据得到的系统模型利用软件完成了仿真。原始系统的仿真结果显示，原始系统单缸响应较慢，系统响应频率低，在标准输入信号为正弦信号时，对频率为1Hz的标准输入即出现较大的幅值衰减和时间上的滞后。为提升系统的单缸控制性能，本文应用了鲁棒控制方法设计了控制器，，针对单缸的液压回路分别进行了传统的PID控制系统和添加H∞控制器系统的仿真研究，二者相比较的结果表明，H∞控制器使得系统有更优良的性能表现。与PID控制系统相比，H∞控制系统的阶跃信号超调量减小了50%，响应时间减小了1倍。系统的频率响应也得到了提高。并且通过在系统输入端

5、和输出端添加干扰信号，验证了鲁棒控制系统具有良好的鲁棒性，在较大的环境干扰下，当PID控制已经无法使系统保持稳定时，鲁棒控制依旧可以保持系统稳定并拥有良好的性能。为提升系统同步性能，本文采用了两缸的主从同步、同等同步以及偏差信号的比例反馈补偿，比较了各种方式下的同步性能，为进一步提高系统同步精度，采用了模型参考自适应。仿真结果表明，与其他三种同步控制策略相比，模型参考对系统同步误差有良好的抑制作用，但在获得良好的同步性能的同时，牺牲了系统的响应速度，对阶跃信号，系统响应时间与同等方式相比提升了1倍。本文中所设计的控制器以及所采用的同步控制策略在仿真研究中体现出了良好的控制作用。通过试

6、验对该控制方法进行了验证，结果表明本文的控制策略有效合理，提高了系统的同步精度。关键词：电液伺服；同步系统；鲁棒控制；混合灵敏度；回转负载-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractHydraulicturbineisusedforElectricitygeneration,asit’scleanandsustainable,itiswidelyapplied.Whilethereisnoeffectivemethodtostorageelectricitypoweronlargescaleatpresent,it’snecessarytokeepthebalancebetw

7、eensupplyanddemandduringelectricitygeneration,andtheloadoftheelectricalpowersystemkeepschanging,theoutputofgeneratorsetneedstoberegulated.Toguaranteethepowerquality,rotationalspeedofhydraulicturbinemustbefixed,whichisrealizedbytur