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摘 要

伴随着科学技术的发展，液压系统已经在各个领域，展现其优势。液压随动系统，在液压系统的基础上，又进一步的得到了改进，实现了位置跟踪和精度控制。如在车载火箭炮、液压挖掘机等重型机械中都可以看到它在整个运动中发挥的作用。本文在这些的基础上，进一步对液压随动系统进行研究，在其旋转结构和俯仰结构部分采用了PID控制的方法，用来进一步保证系统的跟踪精度，减少因为结构不确定性和参数不确定性带来的跟踪误差。

关键词：液压伺服系统 PID 两自由度 运动控制

Design and motion control for two degree of freedom hydraulic servo system

Abstract

with the technology developing, hydraulic system has shown its advantages in various fields. The hydraulic servo system, on the basis of the hydraulic system, and further improved , the realization of position tracking and precision control. For example, we can see its role in the overall movement of heavy machinery, such as vehicle-mounted artillery and hydraulic excavator. On the basis of those, this paper further studies the hydraulic servo system, in its the rotating structure and the pitching structure, the PID control is used to further ensure the tracking accuracy of system, reduce the tracking error caused by the uncertainty of structure and parameter.

Key words: hydraulic servo system PID two degree of freedom motion control

目 录

摘要 Ⅰ

Abstract Ⅱ

第一章 绪论 1

1.1课题研究的背景和意义 1

1.1.1课题的来源 1

1.1.2课题研究背景及意义 1

1.2国内外研究现状 1

1.2.1 国内研究现状 1

1.2.2 国外研究现状 3

1.3主要研究内容 3

第二章 整体性分析 5

2.1整体性分析 5

2.1.1两自由度系统 5

2.1.2液压随动系统 5

2.1.3控制系统及方法 5

2.2旋转执行机构 5

2.2.1旋转执行机构定义 5

2.2.2旋转执行机构分析 6

2.2.3旋转执行机构工作原理 7

2.3俯仰执行机构 7

2.3.1俯仰执行机构定义 7

2.3.2俯仰执行机构分析 7

2.3.3俯仰执行机构工作原理 8

第三章 两自由度液压随动系统设计及运动控制方案设计 9

3.1旋转执行机构运动学分析 9

3.1.1旋转执行机构控制原理示意图 9

3.1.2旋转执行机构动力学分析 9

3.2俯仰执行机构动力学分析 11

3.2.1俯仰执行机构控制原理示意图 12

3.2.2俯仰执行机构动力学分析 12

第四章 仿真分析 15

4.1仿真软件简介 15

4.2旋转执行机构仿真的结果 15

4.2.1旋转执行机构仿真的参数 15

4.2.2旋转执行机构仿真的模型 16

4.2.3旋转执行机构仿真的图形 17

4.3俯仰执行机构仿真的结果 19

4.3.1俯仰执行机构仿真的参数 19

4.3.2俯仰执行机构仿真的模型 20

4.3.3俯仰执行机构仿真的图形 22

4.4仿真结果的分析 23

第五章 经济及环保性分析 25

第六章 总结 26

参考文献 27

致 谢 29

第一章 绪论

1.1课题的研究背景和意义

1.1.1课题的来源

本课题来自于南京工业大学科研组的科研课题：两自由度液压随动系统设计及运动控制。

1.1.2课题研究背景和意义

液压系统第一次提出是由英国的Joseph Braman 在1795年提出的，在最初的时候是为了解决工业问题，且最初的工作介质是水。但是，伴随着科技的发展，开始使用油作为工作介质，这样使得液压系统的工作性能就得到了改善。在第一次世界大战时期，液压系统就得到了广泛的应用，尤其是在1920年以后，液压系统得到了迅猛的发展。在第二次世界大战时期，美国就有30%的机床采用了液压系统，而日本也就是在这个时候，快速发展了液压系统，成立了“液压工业会”，在接下来的几十年里，日本的液压技术发展地很快，目前居世界领先位置[1] 。伴随着科技的发展，越来越多的领域采用了液压伺服系统，如国防、运输、重型工业[2]。

而液压伺服系统，作为液压系统的一类，但是发展晚的多，在1950年才开始出现。液压系统具有反应快、重量轻、可直接产生较大的扭矩[3]，因此受到了格外的重视[4]，但是产生了液压系统压力不足或者完全无压力、振动和噪音等问题[5]。目前，液压伺服系统已经广泛的运用到我们生活地各个领域。

如今,在信息时代，科技的发展越来越快，越来越多的控制方法会应用在液压随动系统，我们需要紧跟时代步伐，努力发展自己的国家。

1.2国内外研究现状

液压随动系统在1950年提出，那时候的中国正处在战后的恢复时期，故液压随动系统发展比较缓慢。但是伴随着改革开放的发展，越来越多的知识、技能、学习方法被我们所接受，液压随动系统也在快速的发展中。

1.2.1国内研究现状

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