基于单片机的电液伺服控制系统

在自动化领域，电液伺服系统占有重要的位置，它集液压技术、计算机技术、电子技术和控制理论于一体。本文对某疲劳试验机系统的位置控制和力控制进行了研究，建立该系统的阀控非对称缸数学模型，采用了双惯性环节对力控制系统特性进行补偿，进行了系统辨识，并在此基础上，研究了零相位控制理论在电液伺服系统中的应用问题，最后通过试验验证了所有控制策略的有效性。 首先，建立了基于某疲劳试验机的阀控非对称缸的位置控制系统和力控系统数学建模，并对该系统的模型进行了频域和时域的仿真，为控制策略的研究建立了数学基础。 其次，根据电液伺服力控制系统的动态特性，采用双惯性环节补偿了系统的动态特性，设计了力控系统的双惯性环节数字控制器，最后对双惯性环节补偿进行了试验研究，证明了该补偿方法可以有效提高力控制系统的动态响应。 研究了基于单片微机的电液伺服数字控制器，设计了控制器的硬件并编写了相关的软件算法。硬件部分包括基于单片微机的数字控制器，也包括了传感器的信号调理电路，功率放大和伺服放大部分。软件部分包括程序设计思想，单片机开发系统，输入信号的产生，以及安全及容错处理。 最后，为进一步拓宽力控制系统的频带，本文分析了非对称缸的非线性问题，对力控系统的控制策略进行了优化研究。根据偏差最小二乘辨识方法对系统进行参数辨识，同时在辨识所得的数学模型基础上，设计力控制系统的零相位控制器ZEPTC(ZeroErrorPhaseTrackingControl)。通过对不同频率输入信号的试验结果表明，零相位跟踪控制器能够在一定程度上拓展带宽、消除系统跟踪相位滞后，能做到比较好的动态跟踪特性。

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