电液比例高低机系统模糊PID控制研究

研究电液比例高低机控制系统,考虑阀控非对称缸系统正反向行程的非对称性、摩擦等因素,通过状态方程组形式建立了电液比例阀控非对称缸驱动高低机系统的非线性模型。在MATLAB/Simulink中采用模糊自适应PID控制方式,建立电液比例高低机模糊PID控制模型并进行仿真,结果与传统PID控制方式相比,能有效地改善高低机系统的动态特性,满足实际高低机控制特性。     

电液比例阀控液压马达系统的模糊PID恒速控制

针对电液比例阀控液压马达系统,分别采用常规PID控制策略和参数自整定的模糊PID控制策略来实现液压马达的恒速控制。通过分析阀控液压马达系统的工作原理和调速原理,设计出模糊PID控制器。运用Simulink仿真工具来建立阀控液压马达系统的仿真模型,并在外加负载转矩的作用下对该仿真模型进行仿真。仿真结束后对比常规PID控制策略和模糊PID控制策略下的仿真结果,得出在模糊PID控制策略下液压马达输出转速峰值时间、调整时间、超调量和在外界突加相同负载转矩下液压马达转速调整的时间都优于常规PID控制策略。     

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。     

基于ADAMS的阀控非对称缸仿真研究

文章基于ADAMS,建立了阀控非对称缸的实体模型和液压系统,对其速比特性进行了分析并得出仿真结果;进一步对阀控非对称缸进行非线性建模,利用ADAMS与MATLAB对系统进行仿真,得到阀控非对称缸系统的动态及静态参数值。详细介绍了ADAMS与MATLAB联合仿真的建模过程及实现方法。     

液压伺服系统建模与模糊自适应PID控制研究

液压伺服系统中存在非线性、参数变化、外负载干扰等问题,这些特点和问题很大程度上影响了液压伺服系统的性能。传统的PID控制在解决高精度非线性控制问题时效果不理想,一种模糊自适应PID控制方法被提出。针对液压阀控非对称缸系统,该文分析并建立了阀控非对称缸位置控制系统的动态数学模型。基于MATLAB仿真软件,将传统PID控制策略与模糊自适应PID控制策略分别应用于阀控非对称缸的位置控制中,进行仿真研究。仿真实验结果表明,采用模糊自适应PID控制器系统能克服传统PID控制器的局限性,且具有较强的鲁棒性,较好的动态品质以及较高的控制精度。     

前馈模糊PID控制的直驱双泵控三腔缸系统

针对液压挖掘机在工作过程中大量动臂势能被浪费,提出一种复合速度前馈与模糊PID控制的直驱双泵控三腔缸系统。在MATLAB/Simulink中,建立直驱泵控差动缸系统模型,通过试验验证其正确性,在该模型基础上搭建直驱泵控三腔缸系统模型,设计速度前馈模糊PID控制器,建立挖掘机动力学模型,将所提出节能系统应用于挖掘机动臂。通过仿真,对动臂在典型挖掘工况下的运行性能及能耗特性进行分析。结果表明,相比于直驱泵控差动缸系统,所提出系统峰值功率降低25.12%和节能33.11%;同时所设计控制器将位移跟踪误差控制在3%,与传统PID、速度前馈PID相比,响应速度快、超调小、位置跟踪精度更高。     

伺服阀控非对称缸的压力跃变分析与仿真

本文首先对液压伺服阀控非对称缸系统进行数学建模,分析计算了伺服阀控非对称缸在换向时产生的压力跃变,用AMESim仿真软件对系统进行了仿真,得出压力跃变曲线。最后设计了差动控制回路来解决阀控非对称缸的压力跃变问题。     

高速开关阀的气缸定位控制

首先分析了基于PWM高速开关阀的气缸定位控制系统的工作原理,在此基础上建立阀控缸定位系统的数学模型。应用脉宽调制方式以及常规PID控制算法和模糊PID控制算法,在MATLAB/SIMULINK上对基于高速开关阀的气缸定位系统进行了仿真。仿真结果表明,用模糊PID控制算法控制阀控缸定位系统,可以实现更快速、更精确的气动执行器位置伺服控制。     

液压伺服系统建模与无模型控制研究

液压伺服系统广泛存在着非线性、强耦合、时滞等现象。并随着液压伺服系统复杂度增加,控制系统要求越来越高,传统的液压伺服控制策略(如PID)的控制性能很达到系统的要求。针对液压阀控非对称缸系统,首先分析并建立了阀控缸位置控制系统的动态数学模型。之后,引入改进型无模型自适应控制器,基于MATLAB仿真平台对该系统实现位置控制。仿真结果表明,相比较于传统PID控制器,改进型无模型自适应控制器的控制效果更为优越,在保证系统稳定性的前提下提高了系统输出响应速度。     

比例阀控制非对称液压缸系统的非线性建模与仿真

电液比例阀控制液压缸组成的闭环系统多以传递函数的形式进行系统的稳定性分析和稳态误差分析,很难把握系统的中间状态(如液压缸两腔压力和流量的变化)。而直接以物理微分方程建立起的阀控缸非线性模型可方便地进行数值仿真分析,从而对系统的中间状态有直接认识。当采用对称阀控制非对称缸时,因液压缸两腔的作用面积不等,使活塞在方向切换时导致液压缸两腔压力的突变,同时流量在两个运动方向上的不对称也会引起活塞杆位移和速度的不一致,压力的突变会不会产生超压或气蚀,流量的不对称会不会超出额定流量,这些疑问都使考查系统的中间状态显得非常重要。签于此,该文建立了阀控非对称缸的非线性微分方程模型,同时在AMESim液压仿真软件中建立了相同的模型以进行对比验证,最后进行阀控非对称缸整个闭环系统的仿真分析,为系统的设计提供指导。     

基于AMESim的船台小车闭环位置控制系统研究

介绍了船台小车液压控制系统的工作原理,对阀控非对称液压缸系统进行建模仿真,分析其稳定性。运用AMESim仿真软件建立液压系统的仿真模型,对仿真结果分析进行了PID校正,使得系统的输出满足技术要求。     

阀控液压缸动力机构通用非线性建模与试验验证

在分析阀控液压缸动力机构工作原理的基础上,应用流量和力平衡方程建立了阀控液压缸动力机构的非线性状态方程数学模型,并运用该模型分别对某六自由度实验平台的对称阀控制非对称缸电液伺服系统和某实际非对称阀控制非对称缸电液伺服系统的压力特性进行仿真分析,通过仿真和试验结果的对比,验证了所建阀控液压缸动力机构非线性状态方程数学模型的正确性。该数学模型具有通用性,可用于各类阀控液压缸系统的仿真、设计和控制策略等的理论研究。     

数字式伺服系统的建模与仿真

该动圈式伺服阀控缸系统利用数字控制器控制伺服阀的控制信号,对该系统进行数学建模,并利用仿真了解系统的动态特性。     

1000 t惯性摩擦焊液压多缸同步控制策略研究

针对大吨位惯性摩擦焊机多缸液压顶锻系统强干扰、强非线性的特点,面向多缸系统同步性能的高精度、强抗干扰的要求,基于自行设计的一套具有位置反馈的三缸液压顶锻系统,建立了阀控缸系统以及位置反馈同步系统的动态响应数学模型,并且提出了以伺服阀控液压系统为基础,在偏差耦合控制方式下采用模糊PID对控制参数进行优化的多缸同步控制策略。在MATLAB Simulink中对该控制算法进行仿真研究,并与传统PID控制算法进行对比。结果表明,所设计的控制策略实现了千吨级负载下多缸系统同步误差小于0.05 mm的稳定输出,具有较好的鲁棒性和较高的同步控制精度,为国产大吨位惯性摩擦焊机液压伺服系统提供设计参考。     

带补偿因子的双模糊控制在电液伺服阀控非对称缸系统上的应用研究

为解决电液伺服阀控非对称缸系统在进行对称运动时由于液压缸的非对称性带来的控制非对称问题,提出一种含补偿因子的双模糊控制算法。以电液伺服阀控非对称缸系统为对象,针对非对称液压缸在两个运动方向上动态特性的非对称性问题,采用含补偿因子的模糊控制器进行补偿。同时,针对负载力大范围变化的特点,采用模糊PID控制算法来适应负载的变化。模糊PID控制器及含补偿因子的模糊控制器以经过跟踪微分器处理的误差及误差的微分作为输入,模糊PID控制器输出为PID控制器各项系数,含补偿因子的模糊控制器输出为补偿因子,结合模糊PID控制器,形成有效解决非对称液压缸非对称性问题的控制方法。仿真和试验结果表明,提出的控制方法能够有效解决电液伺服阀控非对称缸系统的控制非对称性问题,并拥有良好的控制效果。     

基于先进PID控制的液压同步系统研究

针对重载四缸同步举升控制系统的高同步精度及稳定性要求,利用单神经元自适应PID控制器对电液比例伺服阀控缸位置进行同步控制。建立了液压举升系统的动态仿真模型,利用AMESim与MATLAB/Simulink联合仿真的方法,在搭建的控制算法下对控制器参数进行优化并进行举升模拟仿真,分析系统在运动过程中及极端工况下的位置同步特性。仿真分析表明:该控制算法能够实现重载四缸同步举升控制系统的高同步精度及稳定性的要求,并且同步精度达到0.5mm。     

基于xPC技术的液压伺服系统模型辨识研究

利用xPC技术建立了阀控缸实时电液伺服控制系统。为了获得系统准确的数学模型,文章借助于xPC实时系统的半实物仿真环境和MATLAB系统辨识工具箱,对电液位置伺服系统进行了系统模型辨识实验研究。通过改变工况以及设计控制器进行辨识模型的数字仿真和半物理仿真,验证了该辨识模型的准确性。该研究对电液伺服系统建模及控制系统设计具有参考价值。     

阀控非对称伺服缸基于粒子群优化的模糊PID控制器研究

针对阀控非对称伺服缸非线性、参数时变的特点,考虑到油液压缩特性的影响,建立了包含变体积弹性模量的系统数学模型。提出一种基于粒子群算法优化(PSO)的模糊自适应PID控制方法(简称PSO_FPID)。模糊逻辑推理在线调整PID控制器的比例、积分和微分系数,以粒子群算法实现对模糊控制比例因子和量化因子的参数寻优,两种方法的组合保证了系统最佳参数匹配下的自适应控制。同时,利用AMESim与Simulink联合仿真研究不同含气量的阀控缸模型在传统PID与PSO_FPID两种控制方法下的动态响应特性。结果表明:PSO_FPID综合了PID控制器高精度的优点和模糊控制器快速、适应性强的特点,能够有效抑制油液动态压缩特性的非线性影响,使系统具有良好的动、稳态特性。     

考虑阀口误差的阀控非对称液压缸系统建模、仿真与试验

从解决比例阀控制非对称缸系统存在的超压问题入手,分析因加工误差引起的各阀口重叠量不一致这一非线性因素对系统性能的影响,建立考虑阀口误差的阀控非对称缸系统的非线性状态方程模型和键图模型。应用这两种非线性数学模型分析一实际非对称阀控制非对称缸系统的压力特性,与试验结果的对比分析验证了所建的非线性数学模型的正确性。仿真和试验研究揭示比例阀控制非对称缸系统的阀口误差对系统性能影响较大,往往是引起有杆腔压力超过供油压力的主要原因。通过大量仿真研究获得了阀口误差与系统超压之间的关系,研究表明适当提高比例阀阀口的加工精度有利于消除超压现象和提高系统的性能,进而建议将某些比例阀阀口误差控制在最大阀位移的0.5%以内。给出的两种非线性数学模型具有通用性,可用于对各类阀控缸系统进行系统仿真、设计和控制策略等方面的理论研究工作。     

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。