Control method on serial type pump-valve coordinated electro-hydraulic servo system

In order to compromise the conflicts between control accuracy and system efficiency of conventional electro-hydraulic servo systems,a novel pump-valve coordinated electro-hydraulic servo system was designed and a corresponding control strategy was proposed.The system was constituted of a pumpcontrolled part and a valve-controlled part,the pump controlled part is used to adjust the flow rate of oil source and the valve controlled part is used to complete the position tracking control of the hydraulic cylinder.Based on the system characteristics,a load flow grey prediction method was adopted in the pump controlled part to reduce the system overflow losses,and an adaptive robust control method was adopted in the valve controlled part to eliminate the effect of system nonlinearity and parametric uncertainties due to variable hydraulic parameters and system loads on the control precision.The experimental results validated that the adopted control strategy increased the system efficiency obviously with guaranteed high control accuracy.

泵阀复合式电液负载模拟器流量压力协调控制

针对地面半实物负载模拟实验存在的被测试舵机运动干扰问题,提出流量压力协调控制电液负载模拟方法,并基于泵阀复合电液负载模拟器的加载给出方案。围绕泵阀复合电液负载模拟器建立系统数学模型;基于对泵阀职能分工的思想,利用反步滑模控制器设计方法,分别为泵控闭式子系统和阀控子系统设计速度伺服和力伺服控制器。通过联合仿真,验证所提出的技术方案和控制策略的可行性及有效性。结果表明:所提流量压力协调控制电液负载模拟方法具有优良的加载性能,且对降低系统功耗有显著效果。

并联旁路阀的泵控缸电液系统设计与协同控制

泵控差动缸直驱技术是电液系统的主要发展趋势之一,其具有无节流损失、节能、成本低、可靠性高等优势,但存在流量不平衡、低速平稳性差、控制模式单一等问题。针对以上问题,提出了一种并联旁路阀的泵控差动缸电液控制系统,开展了泵阀协同控制策略研究。介绍了系统的结构,阐明了系统在多种模式下的工作原理;基于AMESim搭建了系统的仿真模型,建立了变速泵和旁路阀协同工作机制,根据调速曲线对泵和阀进行权重分配,以提高变速泵控直驱系统的低速稳定性。结果表明:通过泵阀协同控制,并联旁路阀的泵控差动缸系统能够在多种工作模式下工作,具有良好的工况适应性和低速稳定性,可实现液压缸的平稳快速启停和精确位置控制。

基于自抗扰控制技术的起重机位置控制系统研究

在起重机的起吊工作过程中,由于起吊重物的摆动、变幅臂弹性变形等因素引起的未知负载干扰,会导致起重机的位置控制系统稳定性降低。针对这一问题,提出了一种基于自抗扰控制算法的泵阀协同位置控制系统。首先,介绍了液压起重机泵阀协同位置控制系统的组成和原理,建立了系统的数学模型,提出了变幅机构的位置控制策略和具体的控制方法,并设计了一种自抗扰控制器;然后,建立了起重机变幅系统位置控制系统的元件仿真模型,并进行了元件试验,对仿真模型的准确性进行了验证;最后,建立了AMESim和MATLAB联合仿真模型,对自抗扰控制器的位置控制性能和系统稳定性进行了研究。研究结果表明:与传统的PID控制器相比,所设计的自抗扰控制器(基于自抗扰控制算法的泵阀协同位置控制系统)对S型曲线位置跟踪误差减小了1.2 mm;同时,所设计的自抗扰控制器比传统的PID控制器具有更高的稳定性。

泵阀双源协同驱动非对称液压缸系统特性

阀控液压系统动态响应快、功率密度大,但存在较大节流损失,无法解决多执行器系统载荷差异带来的节流损失;泵控非对称液压缸系统消除了节流损失,但需进行流量补偿,同时泵控多执行器系统装机功率和成本过高。针对上述问题,提出一种泵阀双源协同驱动非对称液压缸系统,并将其应用于某大型液压挖掘机斗杆系统。首先在SimulationX中构建了机电液联合仿真模型,通过与斗杆空载试验结果对比,验证了模型的准确性,然后设计了系统控制策略,最后通过仿真分析了不同控制系统斗杆运行特性和能耗特性。仿真结果表明,与电液流量匹配控制系统相比,该系统改善了斗杆运行平稳性,同时降低系统能耗达63.3%,并具备能量回收的潜力。

泵阀协调控制电动静液作动器方案分析

针对典型的EHA(Electro-Hydrostatic Actuator)系统存在的频响较低的问题,为了兼顾作动系统的效率和频响,将控制阀引入了EHA系统,提出了3种泵阀协调控制的EHA方案,分别是:采用EHSV(Electro-Hydraulic Servo Valve)的EHA系统,采用DDV(DirectDrive Valve)的EHA系统以及采用TPCV(Total Pressure Control Valve)的EHA系统.阐述了这3种方案的系统组成及工作原理,采用AMESim对这3种方案及典型的EHA进行了仿真对比分析.从仿真结果可以看出:泵阀协调控制的EHA系统可以大大提高系统的频响,同时还具有较高的效率.作为3种过渡方案,将对目前机载电动静液作动系统的研制具有实际指导意义.

前馈模糊免疫算法在泵阀联合EHA压力环控制中的应用

针对泵阀协调控制的电动静液作动器(EHA)阀控环节响应高于压力环节的特殊性,采用了基于前馈模糊免疫算法(FFIM)的压力环控制策略。该算法将阀控环节的位置偏差作为前馈信号引入压力环,并选取具有优化能力的免疫算法(IM),通过引入模糊控制作为算子函数,实时整定PID控制参数,从而提高压力环的动态响应和控制能力。仿真结果表明,前馈信号的引入提高了系统压力环的响应,但导致压力值高于设计值,而免疫算法可有效降低压力值的波动。两者的有效结合,不仅克服了压力环强时变、高非线性等缺点,而且增强了系统的控制能力。

基于变频技术的泵阀联控船舶液压舵机系统

变频液压泵控舵机系统具有能耗低、寿命长和噪音小的优势,但动态响应慢,不能适应现代船舶快速操纵的要求;而阀控系统响应快,但效率不高。对此,提出泵阀联合控制的变频液压舵机系统。该系统较好地发挥了泵控与阀控两个系统的优势,能达到节能、可靠和响应快的性能要求。

机载泵阀协调控制EHA的设计与仿真分析

为了解决机载电静液作动器(EHA)响应速度与作动效率难以兼顾的问题,设计了一种泵阀协调控制的EHA并利用MATLAB/Simulink软件进行了建模与仿真分析。首先结合典型的变转速定排量EHA与直接驱动阀,阐述了系统的结构组成与工作原理,提出了根据飞行任务阶段不同而互为备份的3种工作模式;然后考虑到系统的复杂性与非线性,分别建立了泵控与阀控模式下的数学模型;最后根据某型飞行控制系统的性能要求,设计了系统的控制器并进行了仿真实验。结果表明,泵阀协调控制EHA具有较高的精确度和稳定性,同时阀控模式下系统的动态响应特性要明显优于泵控模式。

电动飞机大功率泵阀协调作动优化控制仿真

为解决机载泵阀协调作动系统存在相乘非线性,在参数摄动与负载干扰下很难达到满意的控制效果的问题,提出了一种基于反馈线性化的滑模变结构控制方法。首先,针对作动系统的非线性模型,利用反馈线性化将其变换为一个线性子系统和非线性部分。其次,在保证系统零动态稳定性的前提下,对线性模型设计了滑模变结构控制器,为了提高滑动模态的动态品质,并削弱滑模控制的输出抖振,结合最优控制与模糊控制理论,分别对控制器的切换函数与趋近律进行了设计。利用MATLAB/Simulink软件进行仿真验证。仿真结果表明,上述控制方法提高了控制效果,使系统具有更好的动态响应特性与精度。极大改善了机载泵阀协调作动系统的综合性能。

离心泵变频调速与调节阀组合控制设计方案探讨

石油化工过程控制中采用离心泵变频调速技术可显著减少能量的损失,但大多工艺管路系统中变频调速与调节阀节流控制并存,实现过程比较复杂,协调好它们的关系是保证生产装置安全、平稳、高效运行,实现最大化节能的关键。探讨了五种典型的离心泵变频调速与调节阀组合控制设计方案及其实现的方法,提出了变频调速控制的适宜场合、控制方案及各种工况的切换操作等建议。分析认为单路控制方案容易实现变频调速控制,并可与调节阀分程协调控制;两路分支控制方案可实现变频调速和分支调节阀独立控制,但不宜采用变频调速与调节阀分程协调控制;更复杂的控制方案,可采用手动变频调速控制。

某爆破扫雷器液压系统泵阀协调控制研究

液压系统按照控制原理可以分为泵控系统和阀控系统两大类。扫雷器的液压系统主要是阀控,阀控系统动态特性良好、控制精度高,但存在节流损失和溢流损失,故效率低。采用串联式泵阀协调控制系统可以综合泵控系统和阀控系统的优势,提高能源利用效率、系统响应速度、控制精确度和稳定性,并提供更多的功能和灵活性。首先,建立了某扫雷器电液伺服系统的数学模型,然后将泵阀协调控制系统中的泵控部分和阀控部分分别设计控制策略,泵控部分主要是辅助控制,采用减小节流压降的控制策略。阀控部分为主要控制部分,为保持其控制性能,采用GABP-ADRC控制策略,并利用AMEsim和Simulink软件对该改进自抗扰控制器进行联合仿真验证。

并联式泵阀协调电液系统:对比分析与运动控制

在智能制造和节能减排的大背景下,电液系统的执行器控制精度和系统能效都十分重要。现有技术实现高精度或高能效单一目标并不困难,但同时实现两个目标仍面临挑战。从电液系统对高精度和高能效的实际需求出发,概述液压回路和控制方法两方面的相关研究现状;其次,以同时实现高精度与高能效为目标,提出并联式泵阀协调电液系统的原理方案,并与单阀芯阀控、负载口独立阀控、开式泵控等常用系统进行对比分析;进而,针对液压缸速度轨迹高精度跟踪任务,采用理想补偿的自适应鲁棒控制方法,设计速度跟踪闭环运动控制器,并从理论上证明了闭环系统的稳定性和跟踪性能;最后,开展了对比试验研究,结果证明该系统能够取得与负载口独立阀控系统相同的高精度,并显著降低系统能耗,即同时实现了高精度与高能效的预定目标。