【摘 要】
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针对非平衡身管高精度定位控制研究中存在的诸多亟待解决的关键问题,本文提出一种基于三腔动力液压缸电液伺服系统的身管平衡及定位控制新方法,其主要特征在于:利用三腔液压缸
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针对非平衡身管高精度定位控制研究中存在的诸多亟待解决的关键问题,本文提出一种基于三腔动力液压缸电液伺服系统的身管平衡及定位控制新方法,其主要特征在于:利用三腔液压缸的平衡腔实现系统非平衡力的主动平衡,同时利用其驱动腔实现身管的精准定位驱动。本文针对身管平衡及定位电液伺服系统液压系统进行设计,并在优化参数的基础上设计了一种基于扩张状态观测器的分数阶PID控制器。本文首先对身管平衡及定位电液伺服系统液压系统进行设计,针对系统工作原理,完成电液伺服系统的机械部分设计、液压原理设计和元件选型,进行数学模型的建立及分析,完成身管机电液系统的整体设计。针对身管运动特征,选用分数阶PID(FOPID)作为主控制器,并采用粒子群优化算法(PSO)对控制参数进行优化。同时由于身管火炮稳定控制系统具有非平衡扰动、摩擦等诸多非线性特征,本文将扩张状态观测器(ESO)引入到FOPID控制,由FOPID计算主控制量,由ESO产生补偿控制量,以实现非线性因素的动态补偿。最后为了检验所设计液压系统的正确性及所设计控制器在实际电液伺服系统中的控制性能,对系统进行了建模仿真及半实物台架实验分析。分析及实验结果表明,平衡及定位电液伺服系统具有较高稳定性,基于ESO的FOPID控制算法设计出的控制器具有更好的控制性能,系统的控制精度与响应速度等均能满足系统的性能要求。
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