基于NARMAX模型的阀控非对称缸神经网络预测控制

针对非对称缸位置跟踪控制精度较差,提出了一种基于非线性自回归平均滑动离散模型(NARMAX)和量子粒子群算法的神经网络预测控制策略(QPSO-NNMPC)。利用NARMAX模型表示阀控非对称缸的动态模型,使用粒子群算法优化BP神经网络(PSO-BP)对阀控非对称缸系统在线预测,使用量子粒子群算法(QPSO)对目标函数非线性优化。仿真结果表明,在不同频率期望信号与变干扰力情况下,该控制策略具有良好的跟踪效果和鲁棒性。     

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。     

电液伺服系统RBF神经网络滑模控制

针对阀控液压缸位置伺服系统非线性导致模型参数确定困难及干扰问题，在分析三阶位置控制的电液控制系统原理及模型的基础上，引入神经网络的RBF 径向基控制模型和自适应滑模算法，同时考虑了非1负反馈参数，建立了基于RBF 神经网络滑模控制的电液伺服控制系统数学模型。通过选取合适的Lyapunov 函数，分析了系统稳定性，解决了参数未定及挠动情况下的电液伺服系统控制器设计问题。仿真结果证明，所设计的控制器使系统的输出对给定信号的跟踪精度高，响应快，具有较强的鲁棒性。     

基于变模糊PID控制器的阀控非对称缸复合控制策略

针对非对称液压缸正反向运动的不对称性对位移控制精度的影响,为了提高阀控非对称液压缸伺服系统位移控制精度,设计了根据液压缸运动方向选择对应模糊PID位移控制器的位移闭环及速度前馈复合控制方案。搭建了基于ADAMS,AMESim和Simulink的阀控非对称液压缸伺服系统联合仿真模型。研究表明,采用速度前馈控制系统响应更快;采用对应变模糊PID位移控制器控制策略,非对称缸换向跟踪期望位移的精度更高。     

泵控式带钢纠偏伺服系统动态特性研究

常用的带钢纠偏系统为阀控缸电液伺服系统,存在维修成本高、系统发热量大、故障率高等问题。论文提出采用直驱式电液伺服系统代替带钢纠偏系统中的阀控式电液伺服系统,采用永磁式同步电动机代替电液伺服阀作为带钢纠偏控制系统的控制元件,设计出了永磁式同步电动机驱动定量泵直接控制液压缸的电液伺服控制系统,利用Matlab/Simulink仿真分析系统的稳定性和动态特性,结果表明,该系统满足带钢纠偏控制对稳定性、响应快速性的要求。     

含双重补偿的液压缸位置同步控制

非对称液压缸同步控制系统在大型、重型工业设备中应用广泛,其同步性能和响应速度直接影响设备的稳定运行。为了进一步优化对称阀控非对称液压缸同步系统,对阀控非对称液压缸进行建模分析。基于非对称液压缸特性及负载变化范围大的特点,提出了模糊补偿控制方法来提高液压缸的响应速度;针对液压缸的同步问题,设计了交叉耦合的前馈补偿控制方式来缩小同步误差。利用AMESim搭建液压回路系统模型作为控制对象,并联合Simulink搭建控制系统进行仿真。仿真结果表明:相比于改进前,在负载不断变化且具有偏载的情况下,含双重补偿的同步控制可以明显减小液压同步系统的跟踪误差与同步误差。     

负载敏感泵参数辨识与计算方法研究

针对负载敏感泵参数辨识问题,提出一种基于系统辨识和理论计算相结合的负载敏感泵参数计算方法。该方法首先使用阶跃响应辨识法根据变量泵阶跃信号测试数据辨识出负载敏感泵增益、固有频率和阻尼,然后结合变量泵设计公式确定变量缸等效质量、弹簧刚度及预紧力等参数。仿真结果表明,用该方法得到的变量泵参数能够真实再现变量泵各个工作状态特性。该方法对负载敏感系统建模分析和系统设计匹配具有重要意义。     

挖掘机电液流量匹配控制系统特性分析

电液流量匹配控制系统采用电比例阀和电比例泵同步控制的方式,基本消除传统负载敏感系统中存在的泵滞后阀控现象,同时由于该系统无须进行压力闭环反馈控制,不用预设泵出口与最高负载之间的压力裕度,因此系统的动态性能和节能水平有很大的提高。以2 t挖掘机试验样机为研究对象,试验对比分析负载敏感系统和电液流量匹配控制系统的动态特性及能耗特性,设计阀前压力补偿型电液流量匹配控制系统的抗流量饱和控制器。试验表明,与负载敏感系统相比,电液流量匹配控制系统不仅弥补了负载敏感系统流量饱和时不能按比例分配流量的不足,而且泵与最高负载之间的压力裕度降低0.6～0.7 MPa,节能8%～10%,在提高系统动态性和节能性的同时,稳定性也得到明显增强。     

阀控缸系统有限时间滑模控制

针对阀控缸系统稳态跟踪误差的收敛时间均为非有限时间内收敛到0的问题，提出了一种终端滑模控制方法。解决了液压系统非有限时间收敛问题，使得跟踪误差在有限时间内收敛到0。首先，运用终端滑模控制方法通过构造终端函数方式引入非线性项，设计终端滑模面来保证系统的全局鲁棒性和稳定性；其次，基于Lyapunov稳定性理论设计终端滑模控制器，保证位置跟踪误差在有限时间内收敛到0并验证其稳定性；最后，利用阀控缸系统模型以正弦信号及其衍生信号为参考信号对控制策略进行Simulink仿真，表明了终端滑模控制方法的可行性与有效性。     

轴向柱塞泵配流副油膜试验原理及控制特性

为研究油、水介质下轴向柱塞泵几类关键摩擦副的润滑特性,提出采用电液单元对润滑油膜进行主、被动控制的专用试验系统原理。论述该试验系统用油膜厚度反馈控制配流副密封间隙的模拟试验装置的原理与构成,将微缝隙流对电液控制系统的作用简化为弹簧中阻尼器负载,建立配流副对润滑油膜厚度的阀控缸物理模型并推导精密缸位移控制方程,分析影响润滑性能的主控参量及相互关系,仿真研究油膜厚度控制的动态特性。运用该试验系统进行了初步的平面配流副油膜试验。研究表明,油膜平衡的仿真与试验基本一致,供油压力、摩擦转矩等对润滑油膜的形成影响较大。伺服比例阀的反馈控制原理使系统的油膜厚度动态反馈性能趋于稳定,但在供油压力斜坡变化时油膜厚度平衡值在设定范围内有一定变化。     

变排量非对称轴向柱塞泵控制性能分析

变排量非对称轴向柱塞泵直接控制非对称液压缸闭式系统具有能效高、结构紧凑等优势。针对变排量三配流窗口轴向柱塞泵存在变量阻力矩脉动大、斜盘倾角振荡频率高等问题,提出在变排量机构中增加阻尼孔以提高变排量控制性能的方案,推导了变排量控制系统的传递函数;通过AMESim仿真模型分别研究了有无阻尼孔情况下的斜盘倾角振荡、变量缸活塞受力、斜盘变量阻力矩等。结果表明,在控制系统阀控缸中加入直径2 mm的阻尼孔,能有效降低斜盘倾角的振荡频率,减小系统脉动冲击。     

水液压阀控摆动缸结构设计及动态性能仿真分析

液压摆动缸作为水下机械臂的核心部件之一,是机械臂的重要执行与能量转换机构。目前的液压摆动缸主要依靠油压驱动,存在与海洋环境不相容和易发生腐蚀磨损失效等诸多问题,因此提出了一种以水作为传动介质的液压摆动缸。研究了水压摆动缸关键部位的密封形式,并建立高速开关阀控摆动缸AMESim模型,分析了批处理的单参数对阀控缸系统跟随特性的影响;然后利用AMESim和Simulink联合仿真技术,建立了联合仿真模型。通过联合仿真解决了传统MATLAB仿真中难以建立精确数学模型的问题,加入PID控制器,使得系统响应速度加快,超调减小,抗干扰能力提高,跟随性能提高。     

阀控液压伺服系统的辨识与优化设计研究

根据阀控缸电液位置伺服系统的组成,对系统中的阀控缸的数学模型进行了研究,并通过系统辨识的方法得到了阀控缸系统的闭环传递函数,控制器采用全维状态反馈,以二阶工程最佳为优化目标建立了系统的仿真模型。仿真结果表明该控制器实现了液压位置伺服系统的极点配置,完成了优化目标。表明全状态反馈控制能够提高液压伺服系统的位置跟踪精度,具有工程可行性。     

挖掘机电液流量匹配控制系统动态性能研究

分析了液压挖掘机基于与负载压力无关流量分配（LUDV）多路阀的电液流量匹配控制（EFMC）系统的控制原理,建立了EFMC系统的液压挖掘机虚拟样机模型,采用实时检测油缸速度信号的反馈闭环控制方法提高流量匹配的精度。分别建立液压挖掘机EFMC系统动力学模型与液压系统模型并根据其实际工况进行联合仿真,研究了挖掘作业过程动态特性及节能特性。与传统的基于LUDV的负载敏感系统实验结果进行对比,结果表明: EFMC系统与传统负载敏感系统相比,改善了系统的动态响应特性和稳定性,泵的压力裕度明显减小,提高了系统的节能性,反馈闭环控制系统动态响应特性也明显得到提高。研究方法可为进一步研究挖掘机的动态性、节能性、稳定性提供理论依据和参考。     

匹配和不匹配干扰共存时电液伺服系统预设性能渐近跟踪控制

针对电液伺服系统匹配和不匹配干扰共存的特点,兼顾瞬态性能和稳态性能需求,提出一种新型高精度跟踪控制策略。以阀控电液位置伺服系统为例,建立了包含匹配和不匹配干扰的系统非线性数学模型,定义预设性能函数规划控制误差,基于规划后的转换误差设计反步控制器,并融合采用干扰上界估计的连续渐近控制技术处理匹配和不匹配干扰,获得了可预设的瞬态性能和渐近稳态性能,通过Lyapunov分析证明了稳定性。两种位置指令跟踪试验的结果表明,相比PID控制和反馈线性化控制,初始阶段跟踪精度提高超22.9%,相比仅引入预设性能函数的控制器,稳态跟踪精度提高超42.9%。     

EXPERIMENTAL STUDY OF LOAD SENSING SYSTEM WITH LONG PIPES

A test platform is established as per the practical working condition of elevating platform fire truck. The influences of pipes and load on dynamic characteristics of load-sensing system are studied by series of step response experiments. Experimental results show that the feedback pipe makes the most important influence on the dynamic response speed of load-sensing system. Its internal diameter should be optimized for given length of pipe. On the other hand, the stability of load-sensing pump is improved as the length of input pipe increases in a certain range. The influence of input pipe on the dynamic response speed is caused mainly by the pressure-wave travel time in the input pipe.     

基于Matlab的装载机全液压行走控制系统的设计与优化

为更好地控制装载机全液压行走机构,设计了一套基于DSP的电液控制系统。为方便分析将系统分成两部分:阀控液压缸部分和泵控马达部分。根据实际设计需要选取元件,建立了阀控液压缸Matlab仿真模型,计算了传递函数。再将这部分作为一个单元加入整个系统的仿真模型。由于控制系统的功能均通过对液压马达转速的控制来实现,因此可通过马达的动态响应特性确定控制系统参数。利用Bode图计算控制系统的幅值裕度和相位裕度,再根据稳定性要求用Bode图计算控制参数,最后通过Simulink仿真验证和优化控制参数。     

基于传递函数的数字液压缸建模与分析

在考虑功率匹配和非对称结构特性的基础上,以液压弹簧刚度最小位置为工作点,推导了阀控非对称缸的传递函数,给出了合理的液压固有频率计算公式,建立了通用的数字液压缸传递函数模型。利用所建模型,分析了参数意义和系统特性,并结合具体参数进行了仿真验证。结果表明,受负载和非对称结构影响,数字液压缸正反向运动特性存在差异;系统性能由内反馈回路的结构参数决定,系统稳定性良好。     

挖掘机先导控制负载敏感液压系统节能特性研究

负载敏感控制系统因其主泵出口压力高于最高负载回路压力,导致节能率较低.针对这一问题,从阀前补偿负载敏感控制系统出发,结合阀后控制和先导控制思想,提出一种基于负载敏感的先导控制挖掘机液压系统.在保证与负载敏感控制系统同样优良的复合操纵性能前提下,利用先导控制压力来降低主泵出口压力,以提高系统节能率,并建立先导控制压力的数...     

电比例斜轴式柱塞泵特性仿真分析及试验

电比例斜轴式柱塞泵为工程机械液压系统的典型液压元件,建立其准确的数字化仿真模型对于液压泵性能预测与结构优化具有重要意义.在分析阀控缸变量机构的变量原理和先导控制阀的结构特性的基础上,建立了某型电比例斜轴式柱塞泵的数学模型.通过对电比例斜轴式柱塞泵进行机械结构参数测绘,获得了柱塞泵的基本结构参数,利用AMESim软件平台...