多变量电液伺服系统及噪声模型的辨识

本文提出了用多变量CARMA时序模型来辨识电液伺服系统的阶和参数,同时得到系统的干扰噪声模型。文中用极大似然法和BIC定阶准则来估计模型的阶和参数,根据估计参数的渐近正态性态角模型的子阶和时滞。文中应用该方法辨识了电液位置和力耦合系统及其噪声模型的阶和参数。仿真和实测阶跃响应比较,证明得到的辨识模型是正确的。该方法可用于任何多变量机械系统的模型辨识。     

冷带轧机液压AGC系统T-S模糊模型辩识研究

该文以冷带轧机液压AGC系统为对象,进行了T-S模糊模型辩识研究。首先,采用开环控制策略进行了辨识数据的测取,采用AIC定阶法确定了液压AGC系统的阶次。在此基础之上,采用基于满意聚类的T-S模糊模型辨识方法,通过GK算法进行模糊聚类,进行了液压AGC系统T-S模糊模型的辨识,得到了系统的T-S模糊模型。该模糊模型分为前提部分和结论部分,各条规则间构成线性组合,对液压AGC系统的非线性有着较为良好的线性描述。通过模型的白色残差校验进行了模型校验,所辨识出的冷带轧机液压AGC系统T-S模糊模型,模型精度符合要求。     

基于AIC准则的气动位置控制系统辨识

为了解决气动位置控制系统的精确定位,提出了一种基于AIC准则的气动位置控制系统辨识。通过对气动位置控制系统分析,建立了系统数学模型,并进行了线性化处理。基于AIC准则建立了白噪声和有色噪声两种模型,找到了满足两种模型最小的阶次,采用增广最小二乘法实现对有色噪声参数的无偏估计;通过自相关系数检验了系统残差序列的白色性,验证了气动位置控制系统辨识模型的可靠性。实验结果表明:当幅值分别为1000 A和1200 A时,两种系统的传递函数基本等价,说明在相同阶次的逆M序列且幅值在一定范围内,不同系统对模型参数的辨识影响较小。     

基于调制函数法的线性连续动力学系统参数模型估计

提出了构造单分辨和多分辨高斯调制函数的新思路。基于数字积分原理,推导了调制积分滤波器的结构,得到直接以线性连续系统模型参数表示的等价辨识模型。利用离散模型辨识的研究成果,建立了连续动力学系统模型参数直接估计的最小二乘法和辅助变量法。研究了调制滤波器参数与辨识精度的关系,并以此得到调制函数参数的设计依据。成功辨识了某轧机液压AGC压力闭环系统的连续动力学参数模型,验证了方法的正确性。     

电液位置伺服系统的时序建模

目前,在进行液压系统辨识时,往往是人为地根据理论模型来确定系统的阶次,然后辨识参数。这首先要对被辨识的对象有较深入的了解,而且理论定阶得到的阶次往往高,在实际应用时,特别是用于数字控制器设计,是困难的。本文提出用受控的时间序列CAR 模型来描述电液伺服系统,采用AIC 准则定阶,用递推辅助变量法辨识参数。再根据被辨识参数的渐近正态性确定模型的子阶     

液压伺服系统状态估计和参数辨识的鲁棒算法

针对液压伺服系统不易进行状态估计和参数辨识的问题,提出了一种鲁棒算法,把液压伺服系统的动态行为当作一个具有时变参数的线性随机状态空间模型来描述,把故障当作系统参数变化,将参数公式中重要项进行泰勒级数展开,推导线性状态方程和线性测量方程,从而得出状态向量和参数向量的估计。在液压伺服系统中实验结果表明:该鲁棒算法能很好地对液压伺服系统进行状态估计和参数辨识;并且相比于其他算法,收敛速度快,对非高斯噪声和系统参数故障的存在敏感性较低,鲁棒性好。     

MATRIXx软件在轧机液压自动辊缝控制(AGC)系统建模及仿真中的应用

根据液压AGC系统的构成，建立了轧机液压AGC系统的动态模型，使用基于参数的辨识算法对液压AGC的部分参数进行离线辨识，利用MATRIXx仿真软件对模型进行仿真，通过与实验结果对比验证了模型的准确性。     

航空相机扫描镜系统的线性近似模型辨识

为深入认识摩擦对航空相机扫描镜系统频率响应特性的影响,获得更准确描述该系统真实动态的模型,使用随机相位多正弦信号测量了扫描镜系统的频率响应特性并进行了线性近似参数模型辨识.首先,介绍扫描镜系统辨识的实验平台与激励信号选择.然后,使用奇-奇频率随机相位多正弦信号分别测量扫描镜系统在非激励频率处和激励频率处的输出对输入信号幅值的依赖,从而定量评估摩擦非线性的影响.最后,基于信号采样均值及噪声采样方差、协方差估计辨识了扫描镜系统线性近似参数模型.实验结果表明,扫描镜系统的摩擦非线性主要出现在奇频率处,高于噪声10dB;系统的频率响应特性依输入信号幅值不同而各异,在低于20 rad/s频率区该差别尤为显著.由于摩擦非线性影响,扫描镜系统需要使用3阶模型描述;与正弦扫描方法相比,基于多正弦信号激励获得的参数模型可更好地描述扫描镜系统真实动态特性.得到的结果为控制器的设计奠定了基础.     

线性变参数振动系统的全局辨识

制造系统中存在大量振动特性随特定参数变化而变化的线性变参数振动系统。这类线性变参数振动系统的辨识目前主要通过局部辨识方法,为了准确辨识需要在不同调度变量下进行大量实验,往往效率很低。为了准确而高效地辨识线性变参数振动系统,提出一种全局辨识方法。对调度变量连续变化的线性变参数振动系统持续施加激励,将系统的振动微分方程进行时域离散,利用过完备字典函数库对离散模型进行表征,并利用稀疏回归进行求解,即可根据调度变量数据和系统的激励-响应数据一次辨识得到系统模型。以实际机床刀尖结构的模态参数数据,建立线性变参数振动系统代理模型进行验证。在单调度变量和多调度变量案例中,全局辨识得到的模态参数平均误差均在2.7%以下,充分显示了所提出全局辨识方法的有效性,也验证了线性变参数振动系统全局辨识的可行性。     

液压压力控制系统参数求解及系统仿真分析

采用一种用于求解非线性方程组的遗传算法对辨识获得的系统传递函数进行参数求解，依照解得的系统参数获得系统的开环模型。通过对开环模型进行仿真并与实测输出曲线对比，验证了遗传算法求解液压伺服系统参数的可行性。同时，通过分析仿真结果，找出了材料试验机比例压力控制系统与伺服压力控制系统在辨识方法上的差别。     

液压挖掘机工作装置电液比例控制模型的建立与研究

为实现对液压挖掘机工作装置的精确控制,在分析电液比例模型结构特点的基础上,建立电液比例数学模型并对其时域和频域性能指标进行分析。由于系统响应速度较慢,在调节控制系统增益后,加入了PID控制算法,通过试验确定法确定仿真控制参数,进而分析系统性能的改进程度;为了验证控制算法的合理性以及控制参数的正确性,通过基于PID控制算法的挖掘机轨迹规划试验,验证系统控制效果,证明理论分析方法对实际应用的指导意义。     

Inertial parameter estimation for the dynamic simulation of a hydraulic excavator

This paper presents a systematic method for estimating the inertial parameters of an excavator. The method utilizes dynamic excavator models with the pressure and displacement measurements of the hydraulic actuators. Provided that the geometrical parameters of the mechanical linkages are obtained with relatively high accuracy, the dynamic model is factored into the unknown inertial parameter vector and the known kinematic matrix. The contribution of each inertial parameter on the actuator force under the specific motion is explored through a dynamic sensitivity analysis. The results are then used to investigate various properties of the inertial parameters and categorize them into identifiable, unrelated to dynamics, and known parameter groups, according to numerical properties of the kinematic matrix. Then the identifiable inertial parameters are estimated sequentially, and the guideline for the optimal excavator position at each estimation step is suggested in order to minimize estimation error. The practicality of this method is demonstrated via data acquired using an actual hydraulic excavator.     

履带车辆无线遥控变量系统的设计

为实现车辆操控的方便性，以履带车辆纯机械液压变量系统为基础，提出一种新型无线遥控电液伺服变量控制系统。基于无线传输易被干扰出现乱码的情况，设计了无线遥控指令信号的生成方法，介绍了硬件电路和电液伺服系统的原理及组成。考虑到无人驾驶对液压系统响应的快速性要求，以提高电液伺服系统的响应速度，在AMESim中完成对液压伺服系统建模，分析了活塞和高频响比例伺服阀结构参数对电液伺服系统响应速度的影响，找到了提高响应快速性的几个重要影响因素，为无线遥控变量液压系统设计奠定了理论基础。实验证明方案可以实现无线遥控的功能。     

阀控液压位置伺服系统管路压力冲击研究

为了进行阀控液压系统中管路压力冲击研究,建立了系统的数学模型。该模型不仅包含了伺服阀、液压缸、泵、溢流阀等元件,同时还考虑了管路对系统动态性能的影响。利用Matlab里面的Simulink工具包。在该模型上对阀控液压系统液压缸位移阶跃响应和位置伺服控制时负载压力变化进行了仿真分析,对系统液压冲击产生的现象进行了研究。仿真结果显示,该数学模型比较真实地反映了系统的工作情况．     

Frequency-dependent damping model for the hydroacoustic finite element analysis of fluid-filled pipes with diameter changes

The integration of a model for longitudinal hydroacoustic fluid damping in thin hydraulic pipes in 3D finite element models is presented in this paper. In order to perform quantitative prediction of the vibroacoustic behavior and resulting noise levels of such fluid-structure coupled system due to hydraulic excitation, an accurate frequency-dependent fluid damping model including friction effects near the pipe wall is required. This step is achieved by matching complex wave numbers from analytical derivation into a parameterized damped wave equation and consecutive translation into finite element modeling.Since the friction effect close to the pipe wall changes locally with the inner pipe radius, the fluid damping model is applied segment-wise in order to model the influence of cross-sectional discontinuity, such as orifices, on the oscillating pressure pulsations. A component synthesis approach, which uses pipe segments as substructures, allows a simple model generation and fast computation times.The numerical harmonic results are compared to experimental frequency response functions, which are performed on a hydraulic test bench driven by a dynamic pressure source in the kHz-range.     

PID controller auto-tuning based on process step response and damping optimum criterion

This paper presents a novel method of PID controller tuning suitable for higher-order aperiodic processes and aimed at step response-based auto-tuning applications. The PID controller tuning is based on the identification of so-called n-th order lag (PTn) process model and application of damping optimum criterion, thus facilitating straightforward algebraic rules for the adjustment of both the closed-loop response speed and damping. The PTn model identification is based on the process step response, wherein the PTn model parameters are evaluated in a novel manner from the process step response equivalent dead-time and lag time constant. The effectiveness of the proposed PTn model parameter estimation procedure and the related damping optimum-based PID controller auto-tuning have been verified by means of extensive computer simulations.     

虚拟环境下折弯剪板机床液压系统仿真分析

基于Simlink软件包建立了折弯剪板机液压系统的动态模型和仿真模型,并对系统进行动态仿真。结果显示,所设计的液压系统在阶跃输入下经过短暂的振荡后系统的响应即趋于稳定,说明该液压系统具有较好的动态特性。     

煤矿液压绞车电液比例闭环驱动系统设计与仿真分析

液压绞车广泛应用于煤矿运输与提升，传统的液压绞车采用手动开环控制，存在自动化水平不高、调速精度低、平稳性差等问题。采用电液比例控制技术改造液压绞车的主变量泵，设计了电液比例闭环驱动系统，建立了变量泵控液压马达的数学建模，并进行了模型简化和仿真分析。仿真结果表明，简化前后系统的阶跃响应基本一致，简化模型可以表示驱动系统的控制模型；采用电液比例闭环控制后，液压绞车具有较好的调速特性，速度跟踪精度高，且平稳性较好。对液压绞车的电液比例改造和提高自动化水平具有借鉴意义。     

基于MATLAB的力反馈两级电液伺服阀建模与仿真

以10 L/min力反馈两级电液伺服阀为研究对象,在MATLAB/Simulink下建立伺服阀的仿真模型,通过仿真得到伺服阀的阶跃响应曲线、伯德图和动态性能指标,为力反馈两级电液伺服阀的参数优化、性能提升和工程应用提供了参考。