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实验项目
负载扰动作用下高精度位置控制系统设计及实验

一、项目简介
  随着液压系统的应用越来越广泛,对液压系统的控制方式(自动化、智能化)、控制精度(位置、时间、力)也提出了越来越高的要求,电液比例控制、电液伺服控制已经普及化的应用到了现实生产当中。为了使学生更好地了解控制系统与液压系统之间的关系,掌握采用控制系统对液压系统实现精确操作的方法,熟悉控制元件的工作原理及选择要求,实验室开设了高精度、强鲁棒性的电液伺服系统设计及创新型实验,该实验的主要内容是在外负载扰动的工况下,对被控缸的位置实现高精度控制。通过执行缸上的内置拉线位移传感器反馈的位置信息与给定量比较,差值信号经过PI控制器的处理对高频响比例阀进行控制,从而纠正由于外负载扰动产生的执行缸位置偏差。主要完成下列的实验任务:
  1、液压系统的组装:要求学生掌握液压系统的工作原理;自己完成液压系统的搭建。
  2、控制方案设计:要求学生完成控制系统中主要环节的方案论证、控制模块的选择,完成电气控制路线、模块控制路线的搭建及连接。
  3、整体调试:将搭建的液压系统与控制系统组合起来,调试各控制单元对具体液压系统动作的控制情况。排查并修改错误或故障点。
  4、实验记录:要求学生自己画出液压系统原理图及控制系统原理图,并标定指令值,记录指令值与实际值(位置信号)对应关系;记录外负载扰动情况下指令值、实际值、负载值之间的对应关系。
  5、分析与改进:根据记录结果进行分析,并通过PI调节,实现控制精度的改进与优化。
  6、拓展:基于LABVIEW采集控制软件,对被控缸进行正弦及阶跃响应控制,观察结果并进行分析。
二、项目创新点
  1、学生全程实现动手实践操作,搭建液压系统、搭建控制系统,有利于学生自学能力、动手能力和创新能力的培养;
  2、采用多种控制方式实现对液压系统的伺服控制,使学生在实验中有学习、有对比,开拓视野;
  3、既能锻炼学生液压系统的实际操作能力,又能锻炼学生控制系统的操作能力,融合多种专业知识于一体。
三、教学层次及对象
  本实验项目要求学生要系统学习过液压元件、液压与气压传动、控制工程基础等基础知识,适用于本科四年级机电控制专业学生。


力士乐实验台


学生实验中


部分控制模块面板


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