Continuous rotary motor electro-hydraulic servo system based on the improved repetitive controller

In order to suppress the periodic interference of the continuous rotary electro-hydraulic servo motor,this paper makes the motor tracking the periodic signals with high accuracy,and improves the influence of friction interference to the performance of continuous rotary electro-hydraulic servo motor.The mathematic model of the electro-hydraulic position servo system of the continuous rotary motor was established,and the compound control method was adopted based on the repetitive control,feed forward and PID to suppress the friction interference.Through the simulation,the result confirms that the compound control method decreases the tracking error of the system,increases the robust performance of the system and improves the performance of the continuous rotary electro-hydraulic servo motor.

高水基数字比例阀控电液位置伺服系统建模与控制

针对我国煤矿液压装备底层执行机构存在控制精度差与数字化程度低的问题,提出了基于高水基数字比例阀和换向阀组合控制液压缸的方案。首先,对高水基数字比例阀控电液位置伺服系统的结构与工作原理进行深入分析,在此基础上构建了伺服系统AMESim仿真模型,并对步进电机子模型、高水基数字比例阀子模型进行验证。其次,提出了液压缸位移/速度双闭环、液压缸位移/主阀位移双闭环两种控制方法,并基于Simulink和AMESim搭建了系统机电液联合仿真模型,仿真结果验证了所提方法的有效性。进一步,搭建了高水基数字比例阀控电液位置伺服系统试验平台,试验表明,液压缸位移/速度双闭环控制方法存在抖动现象,且液压缸位置的最大误差达到了1.5 mm,液压缸位移/主阀位移双闭环控制下的液压缸跟踪误差在0.4 mm内,超调量为0,满足控制精度需求。研究结果对提升我国煤矿液压装备的控制精度和数字化水平具有实际意义。

电液伺服系统动态柔性变结构比例微分复合控制研究

针对摩擦干扰等不确定非线性因素对连续旋转电液伺服系统控制性能的影响,建立了马达系统模型及其摩擦力矩模型。采用改进麻雀搜寻算法进行比例微分控制器参数调优,确定了一种基于摩擦前馈补偿的简化动态柔性变结构比例微分复合控制策略。该控制器提高了超低速和高频响应性能,系统频率响应达到了11 Hz。在工业计算机系统上利用C++Builder编程的可视化界面对实验结果与仿真进行对比,验证了控制效果。尽管实验中的控制性能相较于仿真略有下降,尤其是在高频情况下,但系统仍表现出较好的控制精度。研究结果为连续旋转电液伺服马达的控制提供了理论和实验依据。

海管治理抛投机构中的液压同步控制设计

现有大型海管抛投机构能够代替传统的抛砂方式,更好地完成抛砂动作。为了实现海管抛投机构中机械结构的运动、提高机械结构的稳定性和抛投工作的效率,设计一种大型抛投机构的液压系统。该系统采用同步马达同步控制2个液压马达,采用PID来对液压马达和液压缸进行同步控制,实现同步马达之间的动作一致,在保证抛投机构动作精确控制的同时提高了抛投效率,也提高了海管治理抛投机械结构的稳定性。研究成果可为海管抛投机构提供可靠的液压系统技术支持。

基于动态理论模型的电液伺服加载前馈补偿复合控制系统

针对一般电液伺服系统存在的非预期负载扰动和非线性干扰等问题,为了提高系统的自适应能力和动态响应的品质,减小系统跟踪和输出响应的误差,提出了一种基于动态理论模型的电液伺服加载前馈补偿复合控制方法。首先,阐释了电液伺服试验台的结构组成及其数学模型,分析了系统力矩控制和位置控制的结构关系;然后,论证了自适应前馈补偿复合控制的伺服原理,阐述了以调速理论模型和实际模型的误差函数作为调速依据的前馈补偿和复合控制的原理和方法;最后,进行了系统仿真,同时为了验证基于动态理论模型的自适应前馈补偿复合控制策略的合理性和有效性,对伺服系统进行了加载试验。研究结果表明:采用该复合控制策略可以精确算出对伺服马达进行转速补偿的基准值和调整参数,系统动态响应速度比采用传统闭环控制算法提高了8%以上;系统控制器自适应能力和抗扰动性能也明显优于采用传统PI闭环控制及模糊PI闭环控制算法的系统;通过对比分析0.2 Hz和0.5 Hz的正弦响应曲线可知,该系统的位置跟踪曲线性能最优,控制精度最高,实际输出值的误差也最小。

飞机拦阻系统的改进及建模分析

针对纯机械式液压拦阻系统不能对不同质量和降落速度的飞机快速有效拦阻的问题,对原来的系统进行改进,采用电液伺服阀替换原来的凸轮阀和针阀,采用伺服电机控制的液压泵替换原来的制动盘传动比控制的液压泵,建立改进后的飞机拦阻系统的数学模型,并用MATLAB/Simulink建立仿真模型,对飞机速度、飞机拦停距离和飞机过载等受控参数的变化规律进行了仿真分析,模拟了飞机拦阻系统的工作过程,对拦阻系统的性能进行了仿真验证。结果表明:改进的拦阻系统对多种型号飞机在拦阻距离、飞机加速度、飞机速度、拦阻力和刹车压力均满足预设的拦阻指标且曲线平稳、没有大的突变。

雷达转台阀控马达系统建模及其动态特性分析

阀控马达系统是雷达转台伺服系统的重要组成部分,其中电液伺服阀是高性能阀控马达系统的主要控制元件。电液伺服阀涉及机械、电子、磁场、流场等多学科领域,其数学模型较为复杂,传统的阀控马达系统模型缺乏对电液伺服阀的精确建模,因此极大地限制了电液伺服阀的结构设计和迭代优化。为满足某型雷达转台阀控马达系统高精度、高动态特性的要求,以阀控马达系统为研究对象,建立了包含电液伺服阀关键参数的阀控马达系统精细化数学模型。基于MATLAB/Simulink仿真软件对所建立的系统数学模型进行动态特性仿真和频率响应分析,为改善系统的动态精度和稳定性,优化电液伺服阀的结构参数提供理论支撑和仿真参考。

伺服比例阀用动圈式直线电机

为研制用于驱动大流量伺服比例阀先导级的高响应电-机械转换器,提出采用异型永久磁铁励磁的动圈式直线电机(moving coil linear motor,MCLA)结构方案,给出设计准则,采用有限元计算方法分析磁路特征,计算结果表明,采用异型永久磁铁较规则形状可提高驱动力7%以上。在此基础上,设计了驱动大流量伺服比例阀先导级的动圈式直线电机,并制造出样机,建立了测试系统,对样机的动静态特性进行试验测试,试验结果验证了设计计算的正确性,试验结果表明所研制的样机性能可以满足高响应大流量伺服比例阀先导级驱动要求。

运载火箭大功率多余度电静压伺服机构技术研究

针对新型运载火箭对大功率推力矢量控制的需求,提出了大功率多余度电静压伺服机构(Electro-Hydrostatic Actuators,EHA)技术方案,研制了双余度原理性样机进行技术验证。采用高集成一体化的模块化设计,伺服电机泵并联实现大功率输出,单个伺服电机泵满足基本摇摆功能,同时实现一度故障容错能力。建立了伺服系统控制模型,进行了数学仿真分析,完成了样机设计制造和大惯量负载试验研究,-45°相频带宽达到25.8rad/s,质量仅65kg,动态性能好,功重比高,验证了中国未来三或四余度等更高余度等级和更大功率级别的航天电静压伺服机构的技术可行性。

直驱容积控制电液伺服系统模型与动态特性

为了研究直接驱动容积控制电液伺服系统动态响应特性不高的原因,分别建立直驱容控电液驱动系统的电机控制、液压动力机构和液压执行机构等子系统的力学模型,并建立直驱容控电液伺服作动器的数学模型.利用MATLAB软件对系统主要部件进行数值仿真分析.结果表明,系统动态特性不高的根本原因是泵控动力机构的动态特性不高.对系统各组成部件的动态特性进行了分析,并提出改进系统性能的措施与策略.

伺服泵的电动变量机构

针对一体化电动静液作动器(Electro-hydrostatic actuator,EHA)中电动机转速与泵排量双变量控制的需要,设计了一种电动变量伺服泵,利用电动变量机构来改变泵的排量,取代传统伺服变量泵中的液压伺服机构。对变量泵变量机构驱动力矩进行了分析计算,选用直流伺服电动机作为变量机构执行单元,通过减速机构和扇形齿轮直接驱动斜盘的摆动轴,改变斜盘倾角从而实现变排量,并设计了基于DSP的数字伺服控制器。建立其数学模型, 进行了仿真分析,仿真结果表明伺服泵输出排量可实现无超调的快速调节,调节时间和小信号下的频响均达到了设计要求。

零航速减摇鳍永磁同步电机伺服系统广义预测控制

为提高系统的可靠性,探索了电伺服系统在零航速下减摇鳍上的应用,并根据减摇鳍的负载特性选择了驱动电机的种类。由于零航速减摇鳍的工作环境和负载特性比较复杂,为提高电伺服系统的动态性能和对参数扰动的鲁棒性,建立了永磁同步电机传动系统的受控自回归积分滑动平均(controlled auto regressive integrated moving average,CARIMA)模型,实现了电伺服系统的广义预测控制。由于浪级较高时电机驱动能量不足,所以对伺服系统输入输出的约束条件进行了分析,在此基础上提出了一种考虑约束的改进控制算法。仿真结果表明,广义预测控制器能够改善伺服系统的动态性能,提高零航速减摇鳍的减摇效果。

电液伺服阀力矩马达的综合刚度

电液伺服阀力矩马达的综合刚度直接影响电液伺服系统的动态性能。提出了利用相对频率幅值比和相对频宽的电液伺服阀力矩马达的设计概念。分析了相对频率幅值比与相对频宽、幅值裕度和相位裕度之间的关系,得出了相应关系的曲线族,并给出了基于曲线族的力矩马达优化参数设计实例,为电液伺服阀力矩马达综合刚度的优化设计提供了理论依据。

双马达回转同步驱动系统建模与控制研究

针对双液压马达回转高性能同步驱动问题,引入无阻尼行星系齿轮传动弹性动力学理论,基于双液压马达回转运动特性建立了系统非线性动力学模型;针对回转系统跟踪性能和同步性能要求,引入迭代学习控制算法(ILC),提出了结合离散化PID控制器结构的IL-PID同步控制策略。该控制策略基于"等同式"同步控制原理,在各单通道内部采用独立的离散化PID控制实现系统跟踪性能,在多通道间采用基于闭环D型学习律的IL控制实现系统同步性能。在五自由度液压伺服机械手上的实际应用结果表明,该控制策略相比于传统的PID控制具有较好的跟踪性能和同步驱动性能。

QFT在连续回转电液伺服马达中的应用

针对连续回转电液伺服马达系统中存在着某些参数的不确定性及外部干扰,在建立系统数学模型的基础上,研究能够克服对象不确定性和外部干扰的QFT鲁棒控制方法,设计了QFT控制器,通过定量反馈的控制方法提高系统的整体性能.与复合PID控制器进行了比较,理论和仿真结果均证明了所设计控制器的有效性.

超低速连续回转电液伺服马达内泄漏研究

针对叶片式连续回转电液伺服马达存在低速爬行现象的问题,分析影响马达低速性能的因素.根据马达的工作原理,采用平行平板缝隙流量理论公式,考虑表面粗糙度对泄漏量的影响,建立了连续回转马达内泄漏数学模型,得到了表面粗糙度、进出口压力差和旋转角速度对内泄漏的影响规律.通过搭建单通道电液位置伺服系统原理框图,采用MATLAB软件对不同泄漏系数下马达的低速跟踪性能进行了仿真,获得了内泄漏对马达低速性能的影响规律,为改善连续回转马达低速性能的控制策略设计奠定了基础.

双电动机电伺服同步驱动实验系统设计

设计了一种基于工业PLC的双电动机电伺服同步驱动教学实验系统。该系统融合了"等同式"同步算法、内外闭环控制理论、电伺服驱动技术、PLC控制技术、旋转编码器技术、现场总线技术和机电传动与控制技术,具有结构紧凑和机电一体化集成度高的特点,既可以完成机电传动控制实验、位移传感器技术实验和PLC控制实验等基础性教学实验,还可以实施现场总线实验、电伺服控制实验和双电动机电伺服同步控制实验等高科技水平的进阶型教学实验,具有一定的创新性和先进性。

电液马达伺服系统积分鲁棒自适应高精度位置控制

电液马达伺服系统中存在各种类型的扰动,包括参数不确定性和不确定非线性,制约着其高精度位置控制。针对电液马达伺服系统高精度位置跟踪控制,考虑系统的黏性摩擦特性以及外干扰等建模不确定性,提出了一种基于鲁棒自适应的电液马达伺服系统高精度位置控制策略。所提出的全状态控制器通过自适应对模型不确定性进行估计及前馈补偿,提高了系统的低速伺服性能;通过自适应对未建模干扰等不确定性的上界进行估计并前馈补偿,提高了系统对外干扰的鲁棒性。所设计的闭环控制器还能保证系统获得渐近跟踪性能,对比仿真验证了其可行性。

电子套结机花样及其运动控制研究

分析并设计了电子套结机的缝制花样格式,即花样存储格式和花样缝制帧的格式,介绍了花样缝制时的用户坐标到机械坐标的转换过程。在结合主轴伺服电机和步进电机的特性的基础上,提出了采用DSP和uC/OS-Ⅱ为控制平台的花样缝制控制系统的控制方法。研究成果已在新型电子套结机系统得到应用和验证,实际应用证明了该控制系统的精确性、可靠性和实用性。

液压助力转向器疲劳试验机液压系统建模与分析

对液压助力转向器(HPS)疲劳试验机液压马达位置控制建立数学模型,进行模型分析,并根据伺服放大器、伺服阀及液压马达的相关参数确定系统开环传递函数,然后对其进行时频域分析。通过分析,系统虽然存在较大的稳态误差,还需要进行其他比例-积分-微分(PID)控制策略等加以校正以改善系统的控制性能,但是稳定时间较长,稳定性大大提高,达到试验台20 Hz的测控稳定性要求。