四通阀控非对称液压缸微分前馈伺服控制方法分析

非对称液压缸的左右两腔有效面积不同,导致其动态特性和控制策略相较于对称液压缸更为复杂,提出四通阀控非对称液压缸微分前馈伺服控制方法。建立四通阀控非对称液压缸的数学模型作为被控对象,设计一个微分前馈控制器应用于伺服系统,根据输入指令和反馈信号实时调整四通阀的开度,实现对非对称液压缸的控制。实验结果表明,设计方法下阀控非对称缸伺服系统跟随响应曲线的滞后时间为0.024 s,幅值衰减5%,在伺服系统控制要求的允许范围内。

四通阀控非对称液压缸系统控制器优化设计

为优化四通阀控非对称液压缸系统的动态特性,开展控制器优化设计研究。通过AMESim-MATLAB联合仿真的方法开展模型辨识,所构建的传递函数模型的位移误差平均值仅为4.31 mm,具有较高的准确度。基于伯德图进行系统的频域分析,结果表明所构建的系统是稳定的,但灵敏度和响应速度较差。设计两种最优PID控制器,基于遗传算法的最优PID控制器响应速度最快,其延迟时间、上升时间和最大超调量分别为0.152 s、0.323 s和3.43%,基于一阶模型延迟近似的最优PID控制器具有较高的控制精度,其延迟时间、上升时间和最大超调量分别为0.396 s、0.438 s和0。两种控制器均有效地改善系统的动态特性。

对称四通阀控非对称液压缸系统的建模与仿真

本文以对称四通阀控制非对称液压缸为例,建立了液压系统的数学模型,给出了仿真模型,并利用MATLAB中的Simulink工具包对具体系统的动态特性进行了仿真分析。仿真结果验证了所建系统数学模型的正确性,同时证明利用Simulink对液压系统的动态特性进行仿真是一种合理的方法。

四通阀控非对称液压缸传递函数的分析和建立

目前国内还未见针对四通阀控非对称液压缸传递函数的详细推导和研究,这就影响了采用此种动力元件的液压伺服系统动态性能的分析研究.针对上述情况,引入了液压缸负载流量等效面积Ap、液压缸负载压力等效面积Ac等参数,使负载流量qL和负载压降pL的定义既简单,又不失准确性,在此基础上,对四通阀控非对称液压缸的传递函数进行了深入的推导和分析.

阀控非对称液压缸位置控制系统自适应鲁棒控制策略

针对一类模型中存在未知非线性函数以及未知参数的阀控非对称液压缸电液位置系统,设计了一种自适应鲁棒控制策略以提高系统的跟踪精度和鲁棒性能.通过引入动态面技术,液压系统的非线性控制器设计过程可以被极大地简化,同时,传统的反步法所固有的复杂爆炸问题可以被有效地避免.通过设计基于不连续投影方法的自适应律,系统中的未知参数可以被有效地估计并补偿到控制器中.利用Lyapunov稳定性理论对闭环系统的稳定性进行了分析,Simulink的仿真结果表明所提出的算法能够有效地提高系统的跟踪性能.

泵控非对称液压缸系统高精度位置控制方法

针对已开发的单向比例泵控非对称液压缸系统实验平台,为了实现该类系统的无超调位置控制,通过分析系统的工作原理及特性,基于系统的流量连续性方程和力平衡方程,提出采用带约束的三阶状态空间模型来描述单向比例泵控非对称液压缸系统的方法.基于模型预测控制理论和QPhild二次优化算法,设计适用于该模型的模型预测控制器来保证系统的无超调位置输出.实验结果表明,运用模型预测方法能够避免换向阀切换引入的系统非线性,有效地解决泵控非对称液压缸系统的超调问题,实现多约束条件下的高精度位置控制.

基于预测控制的单向比例泵控非对称液压缸系统控制方法

为了解决单向比例泵控非对称液压缸系统的无超调位置控制问题,提出了采用带约束的三阶状态空间模型描述单向比例泵控非对称液压缸系统的方法,设计了一种适用于该模型的模型预测控制器来保证系统的无超调位置输出.仿真结果表明,运用模型预测方法能够避免换向阀切换引入的系统非线性,并有效解决泵控非对称液压缸系统的超调问题,实现多约束条件下的高精度位置控制.

采用状态估计的泵控非对称液压缸模型预测控制

针对伺服电机驱动泵控非对称液压缸系统存在约束和鲁棒性差等问题,提出了采用状态估计的模型预测控制策略。根据泵控液压缸系统的原理和实际要求,建立了含输入和输出约束的状态空间模型;引入模型预测控制,避免了阀切换带来的非线性,提高了约束优化控制性能;结合卡尔曼滤波器,补偿了干扰和模型误差的影响,提高了系统的鲁棒性。仿真结果表明,所设计的控制策略能够实现无偏移跟踪,保证输入不超限、输出无超调,且具有很好的处理干扰和模型失配的能力。实验结果中,液压缸位置无超调,相对位置跟踪误差约为0.5%,干扰和模型误差对控制性能的影响很小。可见,所提方法能应用于实际泵控系统,提高输入、输出约束下的控制性能,容许一定的干扰和建模误差。

阀控非对称液压缸泄漏问题的分析研究

液压缸的泄漏是液压系统比较常见的故障。本文利用状态方程建立阀控非对称液压缸的数学模型,利用MATLAB软件对所建立的状态方程模型进行仿真分析,以确定液压缸泄漏量的变化对液压系统动态特性的影响。

电液比例对称阀控非对称液压缸的模型研究

针对阀控液压缸的建模,分析现有研究成果的特点。现有建模过程中需要线性化近似,同时负载压力、负载流量的定义多样化,虽然最终可以建立统一的传递函数,但传递函数的系数不确定性因素较大,这将直接影响高精度的应用。从工程角度出发,重新定义负载压力、负载流量的概念,推导出对称阀控非对称液压缸两个方向的传递函数,并对其进行进一步的分析,为电液比例对称阀控非对称液压缸系统的高精度应用提供了参考。

阀控非对称液压缸建模方法研究

从阀控非对称液压缸特性出发,对负载压力和负载流量进行了重新定义,并推导出适用于阀控非对称液压缸和阀控对称液压缸的数学模型,为阀控缸系统的静动态特性分析提供了理论基础。

基于SIMULINK的阀控非对称液压缸系统的研究

建立伺服阀控制非对称液压缸系统的数学模型,利用MATLAB软件中的SIMULINK模块库对该系统进行仿真分析研究。设计PID控制器,通过引入PID闭环位置控制,使该系统在任意外界信号的作用下都能够保持良好的跟随性,从而提高系统的控制性能。

阀控非对称液压缸式主动缓冲系统的研究

本文研究了主动缓冲系统中阀控非对称液压缸的机理及动态模型,提出了一种以阀控非对称液压缸为主体的主动缓冲系统的设计方案.

采用支持向量机的非对称阀控液压缸模型预测控制

针对非对称阀控液压缸位置控制中出现超调与由阀芯换向引起的压力冲击问题,设计了基于支持向量机与序列二次规划算法的非线性模型预测控制器。采用支持向量机拟合控制信号与活塞速度的关系得到系统的近似模型,使用序列二次规划算法求解获取控制器输出;通过增加输出约束以及满足输入约束实现每次控制过程中阀芯不换向、活塞快速到达目标位置并且无超调。数值仿真结果表明:在相对位置误差信号大于8%时,控制器输出的控制信号始终大于最大控制信号的90%,有效缩短了系统的响应时间;在保证活塞位置无超调、阀芯不换向的条件下,实现了精确位置控制,稳态误差小于0.02%。所提算法实现了多约束条件下非对称阀控液压缸系统的无超调快速控制,具有一定的理论和工程价值。

基于高斯过程的阀控非对称液压缸模型预测控制

针对阀控非对称液压缸系统在采用PID控制器进行位置闭环控制时,存在液压缸活塞位置超调和由伺服阀阀芯切换导致控制效果差的问题,设计了基于高斯过程的非线性模型预测控制器。采用高斯过程回归训练得到阀控非对称缸系统的离散数学模型,通过求解二次规划问题,控制器输出最优序列。仿真结果表明,该机器学习方法有效估计了位置增量中噪声的标准差,预测输出更接近真实值;在多约束条件下能有效提高系统响应时间,保证活塞位置无超调,位置控制精度满足0.1 mm。

四边阀控非对称液压缸的动态特性

本文主要研究、分析在位置、速度液压控制系统中常应用的四边阀控非对称液压缸的数学模型和静、动态特性。

基于状态反馈线性化的阀控非对称缸系统模型预测控制

针对使用PID方法对阀控非对称液压缸位置控制中出现的超调问题,以及传统非线性模型预测控制优化求解计算时间较长的问题,提出了一种基于状态反馈线性化的阀控非对称缸模型预测控制方案。首先建立了阀控系统状态空间模型,运用微分几何理论讨论系统可反馈线性化的充要条件,并将非线性系统映射为新坐标空间内的线性系统模型;设计了反馈线性化模型预测控制器(Feedback Linearization Model Predictive Controller,FLMPC),讨论了线性系统下的约束问题,其中由于系统仿真预测时域远小于系统响应时间,对模型预测控制的损失函数加以修正。结果证明,在相同输入情况下,反馈线性化系统与原系统的位置误差满足控制需要,且在保证被控对象快速稳定控制的条件下,对比该算法与非线性模型预测控制的单步计算时间,证明该算法能够缩短计算时间。

非对称泵直驱液压挖掘机斗杆特性研究

与阀控系统相比,泵控闭式系统具有无节流损失、驱动与动势能回收一体化的优点,是电液控制技术的发展方向,但对于目前广泛应用的单出杆液压缸,采用传统的进出口流量对称型液压泵,需要附加复杂的流量补偿回路平衡液压缸的面积差,在负载方向改变时会产生压力和速度突变,影响系统运行品质。为解决这些问题,提出一种能够匹配单出杆液压缸面积差的非对称泵闭式系统方案,在对称型轴向柱塞泵的基础上,将原配流窗口由2个修改为3个,其中与原泵出油口连通的窗口不变,连通单出杆液压缸的无杆腔。将原吸油窗口修改为2个,其中1个窗口与单出杆液压缸的有杆腔连通;第3个配流窗口为补偿窗口,与蓄能器或液压油箱连通。建立系统试验台,测试验证该新型系统方案的有效性,进一步将新回路原理用于控制液压挖掘机的斗杆,并对采用新方案后斗杆的运行和能效特性进行联合研究。研究表明,与传统对称泵控系统相比较,新系统具有良好的控制特性,可消除负载方向改变造成的速度波动,同时也显著降低了系统能耗。

阀控非对称缸系统多级滑模鲁棒自适应控制

考虑阀控非对称缸系统的特性,设计了一种基于逆向递推方法的多级滑模鲁棒自适应控制器。首先采用Backstepping逆向递推技术和状态反馈线性化的方法,给出系统的多级滑模控制器。然后依据Lyapunov稳定性理论,得到系统不确定参数的自适应律,并在自适应控制中引入鲁棒控制的设计方法,实现对活塞位移的精确位置跟踪控制。实验结果表明,多级滑模鲁棒自适应控制具有较强的鲁棒性和良好的跟踪性能。

阀控非对称缸电液伺服系统控制策略研究

为克服阀控非对称液压缸电液伺服系统的本质非线性，改善系统的动态性能，根据液压缸活塞杆的不同运动方向分别给出相应的三维模糊控制器来控制该系统，在实验中使用压力反馈的方法来提高系统的阻尼比，实验表明这种方法不仅有效地解决了系统的不对称性，而且改善了系统的动态性能。