基于模糊PID的开式径向变量柱塞泵控油压机系统特性实验研究

传统的大型油压机的传动系统效率和控制精度较低。在节能降耗、低碳环保的理念下,高精度泵控技术与高性能油压机控制系统的融合问题,目前已经得到了业界的广泛关注。为了提高开式径向变量柱塞泵控油压机系统的位置控制精度,设计了自适应模糊PID控制策略,并对不同工况下的快锻系统特性进行了研究。首先,建立了数字控制增强型径向柱塞泵、开式泵控非对称缸的数学模型,推导了开式径向变量柱塞泵控油压机系统的数学模型,并设计了自适应模糊PID控制器;然后,通过AMESim-Simulink联合仿真,对不同工况下带载快锻系统的控制特性展开了仿真研究;最后,依托0.6 MN泵控油压机实验测试平台,验证了自适应模糊PID的有效性以及快锻系统的控制特性。研究结果表明:在快锻频率为1 Hz、行程为20 mm、负载为1.2×10^(5)N和快锻频率为0.5 Hz、行程为40 mm、负载为2.0×10^(5)N的2种工况下,开式径向变量柱塞泵控油压机引入自适应模糊PID控制系统后,其具有运行平稳、响应迅速的特点,且位置精度误差均小于0.5 mm。上述结果验证了开式径向变量柱塞泵控油压机联合仿真模型的正确性和控制器的有效性。

基于模糊控制的伺服泵控电液负载敏感系统研究

传统负载敏感技术利用液压管路来传递压力信号,在应对波动剧烈的外负载和变化频繁的复杂工况时,系统的稳定性和响应速度会降低。为了解决这一问题,提出了一种基于模糊控制伺服泵控电液负载敏感系统。首先,对比传统多执行器负载敏感系统,建立了伺服泵控电液负载敏感系统,并阐述了其控制原理;其次,根据控制原理建立了负载敏感系统的数学模型,并为提高系统控制精度设计了模糊PID压力控制器;建立了多执行器、多负载工况下系统的AMESim-MATLAB联合仿真模型,对系统的压力控制特性进行了研究,并将其与传统PID控制器下的控制系统进行了对比;最后,搭建了伺服泵控电液负载敏感试验平台,对比分析了试验结果与仿真结果,并得出了相应的结论。研究结果表明:所建立的模糊控制伺服泵控负载敏感控制系统的压力控制效果好;与传统PID控制器相比,所设计的模糊PID控制器有着更高的控制精度和更优的动态响应特性。

二阶高精度模糊控制系统的设计与仿真

针对常规模糊控制器控制精度较低且稳态品质差的问题,提出一种提高模糊控制器控制精度并能改善稳态性能的方法。首先提出一种提高模糊控制器控制精度的设计方案并给出它的设计方法,然后对这种改进后的模糊控制器进行仿真分析,并和常规模糊控制器进行比较。仿真试验结果表明,这种改进的模糊控制器具有降低系统稳态误差和抑制稳态震颤的作用,提高模糊控制器的精度,改善系统对斜坡输入的伺服性能,而且保持模糊控制器非线性的控制特性。

基于模糊PID的电液比例阀流量控制设计及分析

为了提高对电液比例阀的控制精度,设计了一种新型模糊PID位置控制器。通过液力传感器测试先导阀口压差,实现对先导阀芯位移的快速校正,再利用主阀完成功率流量的线性放大。以主阀位移期望值的偏差和偏差变化率,将此两个因素作为输入,对比例阀位移进行控制修正,并对比例阀模糊PID位置控制器进行AMESim-Simulink联合仿真。研究结果表明:输入阶跃信号响应后,先导进液阀芯发生响应,响应时间总共为102 ms,调整后时间缩短了115 ms,误差降低0.12 mm,主阀芯完成了稳定的动作过程,最终获得了284.2 L·min^(-1)的稳定输出流量。在比例斜坡响应时,先导进液阀出现超调,此时主进液阀芯跟随控制信号动作,使误差降低到0.14,大幅降低了系统振荡幅度。以上研究结果表明,本文设计的模糊PID控制方法是有效的。

垂直冲击试验台同步及快速制动液压控制系统研究

为解决垂直冲击试验台负载质量大,且易产生二次冲击的问题,针对试验台液压控制系统的关键技术要求,设计了一种双液压缸位置同步控制系统和快速反弹制动系统。首先,根据试验台的关键技术指标,综合考虑了实际工况与经济性等因素,设计出了液压控制系统原理图;然后,针对同步控制系统,利用Simulink软件设计了模糊控制器及同步控制算法模型,同时利用AMESim软件搭建了液压系统仿真模型,并对两个模型进行了联合仿真,针对反弹制动系统,利用AMESim软件进行了建模和仿真;最后,对比了模糊PID控制与常规PID控制的仿真结果;设计制造了大型垂直冲击试验台,进行了实际测试,验证了仿真结果的正确性。研究结果表明:针对实际工况下模糊PID控制方式的同步误差最大为0.09 mm,满足0.2 mm的同步精度要求,采用模糊PID控制方式对比常规PID控制方式,其有较高的同步控制精度与较强的鲁棒性;采用比例伺服阀加插装阀驱动制动器,使工作台进入快速制动的工作模式,整体响应时间为63 ms,满足100 ms的制动生效时间要求;实际同步控制系统最大同步误差为0.11 mm,满足性能指标,验证了控制方案与仿真的正确性。