™   不怕路长，只怕心老     ™     佛山高明区升降车出租,   佛山高明区升降车公司,   佛山高明区升降车出租价格          高空作业车连杆机构模型中，每个连杆关节用一个单独的油缸（驱动器）施加力和力矩，每一个关节上都用一个位置传感器测量关节位移。高空作业车应用的场合多属于大负载、大惯性系统，其动作一般会存在较大的延时，特别是从静止启动时，因此有必要提高系统的响应特性和跟随特性。构造高性能的控制系统的唯一方法就是使用反馈控制。高空作业车连杆机构关节上的位置传感器测得关节位置矢量和关节速度矢量，传输到控制器。而高空作业车连杆机构接受控制器传来的关节适量力矩。由关节上的位置传感器组成闭环系统。位置误差是给定的位置和实际位置的位置差。位置误差作为反馈环节反馈给高空作业车连杆机构的控制系统，组成闭环系统。现有的控制策略主要分为传统控制和智能控制。传统控制策略包括PID控制、鲁棒控制、自适应控制和变结构控制等。智能控制策略有模糊控制、神经网络控制、遗传算轨迹生成控制系统连杆机构工作装置轨迹生成e39法等控制理论。PID控制是现阶段工业控制应用最广控制理论，得益于其控制结构简单，实际工程中便于整定等特点。PID控制方法基于反馈理论，是一种线性控制，理论成熟，可靠性较高，而且不需要了解被控对象的数学模型，只要调节合适的参数就能得到理想的控制结果。

         2控制系统建模,   在进行控制系统设计之前，必须先要对控制系统的数学模型进行稳定性分析。添加控制算法的前提是连杆机构的控制系统必须处于稳定状态。首先，我们建立控制系统的数学模型，并计算各连杆控制系统的开环传递函数。高空作业车连杆机构的控制系统采用电液比例控制，主要元件包括D/A转换器、比例放大器、电液比例阀、位置传感器等。在高空作业车连杆机构的控制中，油缸主要承受惯性负载，因此可以忽略弹性负载的影响。要想控制器实现定向轨迹的控制，必须对高空作业车连杆机构进行改进。油缸驱动力的大小由电液比例阀掌控。在忽略负载干扰后，工程中常用的油缸的传递函数,    比例放大器电液比例阀油缸D/A位置传感器液压源。 1一级连杆控制系统的传递函数传递函数是自动控制系统中最首要的数学模型，可以利用控制原理动态结构图的化简来求传递函数。传递函数的稳定性决定了是否能够添加控制算法。可以根据控制原理图进行传递函数的求解。根据油缸参数可求得其一级连杆控制系统的开环传递函数.   经过以上求解，得到一级油缸的驱动函数为.    实际生产中，电液比例阀的响应速度要高于油缸的响应速度，因此在工程上一般将电液比例阀看作二阶震荡环节.   通过电液比例阀手册可得到的相关参数：时间常数，可以获得电液比例阀的传递函数.    根据比例放大器的电压信号范围U（0~10V）和电流信号I（0~1500mA），可以求得比例控制器的传递函数。D/A转化器的传递函数忽略不计。位移传感器的传递函数Km=1。根据油缸活塞杆及其相应关节转角之间的关系，得出其一级连杆机械机构本体的机械增益：1jK=300º/m。综合以上所求解到的传递函数，得到一级连杆的开环传递函数.   在MATLAB中建立高空作业车连杆机构一级连杆系统的数学模型，得到其开环传递函数的Bode图，一级连杆的传递函数处于稳定状态，因此可以对一级连杆的控制系统添加控制算法，进行轨迹规划的控制。3一级连杆控制系统.   2其他连杆控制系统的传递函数:    （1）二级连杆的PID控制仿真按照上一节的计算方法求，可以求得比例控制器的传递函数。根据油缸活塞杆机器相应关节转角之间的关系，得出其二级连杆机械机构本体的机械增益。通过以上求解，得到二级连杆开环控制系统的传递函数.    同理，在MATLAB中建立高空作业车连杆机构二级连杆控制系统的数学模型，得到其开环传递函数的Bode图，二级连杆控制系统的传递函数处于稳定状态，因此二级连杆的控制系统可以添加控算法。（2）三级连杆的PID控制仿真,  由于二级油缸与三级油缸选用的油缸型号相同，三级连杆所用油缸的参数与二级油缸参数相同，因此其油缸的传递函数相同、电液比例阀的传递函数、比例控制器的传递函数与上一节相同，不再在此赘述。三级连杆机械机构本体的机械增益：K3j=750.2375º/m。因此，三级连杆控制系统的开环传递函数.   在MATLAB中建立高空作业车连杆机构三级连杆控制系统的数学模型，得到其开环传递函数的Bode图，三级连杆控制系统的传递函数处于稳定状态，因此可以添加控算法。

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          3  PID控制器参数的整定,   将PID控制器分别设置到每个连杆的控制系统中，完成PID控制系统的设计。PID控制系统设计的核心内容就是对PID控制器参数的整定。其原理是按照被控过程中的油缸阶跃响应速率控制特性来确定其比例系数、积分时间常数和微分时间常数。PID控制器参数整定的方法主要分为两类：一是理论计算整定法。基于精确的数学模型，通过理论计算确定控制器参数。由于数学模型存在误差，所以不能直接使用计算得到的控制器参数，必须进行调整和实际工程的改良。二是工程整定方法。此方法主要根据工程经验，而不仰仗于准确的数学模型，能够直接在控制系统的测试中整定，且方法简便、易于控制，因而在实际生产中应用较多。虽然工程整定方法分为临界比例法、反应曲线法和衰减法，但实质上都依赖于试凑法，再根据工程经验公式对控制器参数进行整定。因此本文采用试凑法进行参数的整定。（1）一级连杆PID控制器参数的整定,    在MATLAB/Simulink中建立一级连杆控制系统的PID调试流程图。根据调试图调整一级连杆控制系统PID控制器的PK、IT和DT三特征参数。 通过调试框图的调整阶跃响应，从而进行一级连杆PID控制器的参数进行调整。发现在其参数为pK=2、IT=0.05、DT=0.02时控制器的阶跃响应效果较为理想。为添加控制算法与未添加控制算法时油缸的阶跃响应。经过对比发现，添加PID控制算法之后，油缸的响应时间减少，稳态性能较好。PID控制校正之后，此时的一级连杆控制系统的闭环传递函数确定.  （2）二级连杆PID控制器参数的整定按照一级油缸参数整定的方法进行二级连杆系统PID控制参数的整定，多次调试之后，发现在参数为pK=1、IT=15、DT=0.002时二级连杆控制系统的阶跃响应效果较为理想。（3）三级连杆PID控制器参数的整定同理，在参数为pK=0.2、IT=5、DT=0.008时第三级连杆控制系统的阶跃响应效果比较理想。经过仿真结果表明，加入PID控制算法之后，油缸的阶跃响应速度明显提高，控制系统比较灵敏，且稳态误差较小。将整定得到的参数应用于控制器中，能够较好的控制轨迹。

          本文通过计算控制系统的开环传递函数，绘制出Bode图，验证了开环控制系统的稳定性；在控制系统稳定的基础上，采用PID控制算法进行轨迹控制研究；通过控制系统传递函数的分析研究最终得到闭环控制系统的传递函数；借助MATLAB/Simulink得到稳定状态下PID控制的参数，验证了参数选择的正确性。

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