高精度的动态加载系统建模与控制算法试验研究

为设计全程静态精度小于0.05%FS、动态精度小于1%FS的动态力加载装置,文中在缺乏匹配的压力型电液伺服阀的情况下,采用流量型电液伺服阀设计了动态加载装置的液压系统,并对高精度动态加载的控制算法进行了试验研究。试验结果表明：采用传统PID控制加载力,其静态精度可达0.041%FS,动态精度可达2.5%FS,均超过动态加载装置的控制要求;采用自适应PID控制加载力,其静态精度可达0.039%FS,施力中间阶段的加载力动态精度可达1%FS,但在施力初始阶段和施力结束阶段,加载力动态精度高达8%FS,考虑加载力在施力过程中呈现阶段性特点,提出采用分段自适应PID控制算法,经动态加载力试验论证,分段自适应PID算法能够有效解决加载力动态精度超差问题,加载力的静态精度可以控制在0.018%FS,动态控制精度可以控制在1%FS,完全满足高精度动态加载装置的控制要求。     

飞控铁鸟台电液伺服加载系统的设计分析

该文通过飞控铁鸟台电液伺服加载系统的设计应用,分析论述了提高电液伺服加载系统力控制跟踪精度,有效抑制多余力所采取的控制补偿措施,并经过数字仿真和试验调试验证取得了较满意的系统动态性能和加载效果。     

飞机地面模拟试验反推力电液加载系统的实现

介绍了一种专用于飞机地面模拟气动加载试验的电液伺服系统;详细分析了该电液伺服加载系统的结构与特点;重点叙述了系统的具体控制策略;分别给出了在终止反推状态、正常着落状态和收回状态下的试验结果。试验结果表明,所研究的反推力电液伺服加载系统的动态力跟踪误差不大于15%,达到了工程实际应用的目的。     

基于遗传算法的电液伺服加载系统控制器优化

电液伺服加载系统是以阀控液压缸作为执行机构的力伺服系统,其控制器参数的选取直接影响电液伺服加载系统的性能。建立了电液伺服加载系统AMESim仿真模型,对系统阶跃响应进行研究,分析了控制器参数对系统动态特性的影响。构造了优化电液伺服加载系统控制器参数的目标函数,运用遗传算法对系统控制器参数进行优化设计。仿真结果表明:利用经遗传算法优化后的控制器参数,大大提高了电液伺服加载系统的响应速度和控制精度。     

水液多通道协调加载系统的实现

本文对水液多通道协调加载系统进行了研究,实现了电液伺服加载系统与水压加载系统的协调加载控制。试验运行 结果表明,液压加载系统8个通道能够协同作业,静态力值加载精度达到1％,水压加栽系统能够在0-0．5 MPa之间无级调 节,控制精度和协调精度均满足设计要求。     

直线舵机电液伺服加载系统的研究

电液伺服加载系统就是用以模拟飞行器在飞行过程中舵面所受空气动力(力矩)载荷谱,完成舵机的带载试验.首先对电液伺服加载系统进行了数学建模;其次根据静态加载和动态加载的特点,分别提出了加载系统的积分分离PID和抗积分饱和PID控制算法.在此基础上,开发了电液伺服加载系统,并进行了被试舵机的加载试验.试验测试表明,所研制的电液加载伺服系统能够满足加载控制系统的要求,有效降低系统响应的多余力,获得了良好的试验效果.     

万有引力算法优化电液力伺服控制系统的研究

提出在航空关节轴承性能评价试验机加载控制系统中,应用万有引力算法(GSA)对电液力PID控制参数的优化方法。系统优化后,阶跃加载的响应速度和动态载荷谱加载的控制性能得到了综合提升,解决了电液力伺服控制系统粒子群算法(PSO) 在载荷谱加载条件下动态控制精度较低的问题。仿真与实验结果表明:万有引力算法在电液力伺服系统参数优化方面具有更好的收敛速度和寻优精度,与PSO算法优化的结果相对比,系统的控制性能有显著提高。该算法对电液力伺服控制系统具有一定的通用性。     

基于帕斯卡原理的新型电液力加载装置的研制

基于帕斯卡原理设计了一种新型的电液力加载装置。该装置采用电动缸代替传统加载系统中的流量/比例伺服阀作为执行元件,基于密闭液体的体积变化与压力变化之间呈反比的特性,通过电动缸活塞推杆挤压承压筒产生高压,从而实现大范围、高精度的压力控制。首先,基于系统的动力学原理建立了力加载系统完整的数学模型。其次,引入串级控制思想,根据系统的动态特性逐环设计了包含电动缸速度内环及压力控制外环的多闭环PID控制器,并通过仿真分析了系统的稳定性和控制效果。最后,对某型船舶轴系实施了动态力加载试验,实验结果表明该加载装置具有良好的动态加载性能。     

土工试验中土样动态变形测试系统的设计

为满足土工试验中土样动变形测量的需要设计了测试系统.该测试系统主要由电液伺服加载子系统和动态测控子系统构成,实现了位移和力的动态加载与检测.在介绍完动态变形测试系统原理框图后,详细阐述了上述两个子系统的设计.在电液伺服加载子系统设计中完成了伺服阀、伺服油缸、蓄能器和液压泵等主要液压元器件的设计计算和选型工作,在测控子系统设计中根据需要检测和控制的物理量选择了合适的数据采集卡,完成了基于Labwindows/CVI测控平台的设计工作.     

某型号飞机飞控加载控制系统的硬件架构

在某型号飞机飞控铁鸟台加载控制系统中,加载控制系统实时采集飞行仿真系统的飞机运动参数,解算出相应的舵面载荷力,作为力控制指令信号,经伺服放大后控制电液伺服阀输出力,从而完成模拟飞机舵面所受到的气动铰链力矩。     

PRACTICAL FRICTION MODELS AND FRICTION COMPENSATION IN HIGH-PRECISION ELECTRO-HYDRAULIC SERVO FORCE CONTROL SYSTEMS

Nonlinear friction is the main factor in the electro-hydraulic servo force control system. It causes steady-state and tracking errors that are difficult to eliminate during static and dynamic loading. In recent years, many studies have been done to reduce or eliminate the influence of the friction in the control system. This article discusses an electro-hydraulic servo force control system to complete simulation experiments in the laboratory. According to friction theory, the effect of friction near the zero-velocity point that appeared twice within a cycle during the test would be very obvious, which distorts the waveform and decreases the control accuracy. Due to the special purpose of the electro-hydraulic servo force control system, a practical friction compensation method has been introduced in this article. The friction static friction model, dynamic friction model, and identification methods are discussed in detail. The experimental results show that this practical friction compensation method can significantly reduce the influence of the nonlinear friction and improve control accuracy in the high-precision electro-hydraulic servo force control system.     

减摇鳍电液负载仿真台前馈补偿解耦控制研究

针对减摇鳍电液负载仿真台加载系统和减摇鳍驱动系统之间的耦合，设计了前馈补偿解耦控制器，以消除多余力。仿真结果表明，该方法对于消除多余力具有较好的效果，能满足系统加载的要求。在考虑伺服阀的动态特性时，该方法比采用结构不变性补偿原理的方法具有更好的补偿效果。     

New method to improve dynamic stiffness of electro-hydraulic servo systems

Most current researches working on improving stiffness focus on the application of control theories.But controller in closed-loop hydraulic control system takes effect only after the controlled position is deviated,so the control action is lagged.Thus dynamic performance against force disturbance and dynamic load stiffness can’t be improved evidently by advanced control algorithms.In this paper,the elementary principle of maintaining piston position unchanged under sudden external force load change by charging additional oil is analyzed.On this basis,the conception of raising dynamic stiffness of electro hydraulic position servo system by flow feedforward compensation is put forward.And a scheme using double servo valves to realize flow feedforward compensation is presented,in which another fast response servo valve is added to the regular electro hydraulic servo system and specially utilized to compensate the compressed oil volume caused by load impact in time.The two valves are arranged in parallel to control the cylinder jointly.Furthermore,the model of flow compensation is derived,by which the product of the amplitude and width of the valve’s pulse command signal can be calculated.And determination rules of the amplitude and width of pulse signal are concluded by analysis and simulations.Using the proposed scheme,simulations and experiments at different positions with different force changes are conducted.The simulation and experimental results show that the system dynamic performance against load force impact is largely improved with decreased maximal dynamic position deviation and shortened settling time.That is,system dynamic load stiffness is evidently raised.This paper proposes a new method which can effectively improve the dynamic stiffness of electro-hydraulic servo systems.     

重复控制补偿的PID电液伺服位置控制

针对液压伺服系统难以精确控制的特点,采用重复控制补偿的高精度PID进行控制。通过建立数学模型并在Simulink中对电液位置伺服系统进行仿真,研究表明该控制策略应用在电液位置伺服控制系统中跟踪性能好、精度高。     

电液伺服比例阀控缸位置控制系统AMESim／Matlab联合仿真研究

以电液伺服比例阀控缸位置控制系统为研究对象,通过对电液伺服比例阀控液压缸系统的详细分析,建立了液压系统的动态数学模型.利用Matlab软件中的动态仿真工具Simulink,构造了电液伺服控制系统仿真模型,对其仿真.并利用AMESim和Matlab/Simulink的各自优势建立了联合仿真模型,进行了仿真分析,取得了良好的效果,并详细进行了性能分析与研究.同时分析了影响液压系统动态特性的主要因素.     

用于加载系统的机电作动器滑模变结构控制研究

分析了机电作动器(Electronic-mechanical Actuator,EMA)系统的基本结构组成和工作原理,建立了其数学模型。将基于趋近律的滑模变结构控制策略应用于控制EMA的力伺服控制中,设计了双滑模变结构控制器。在AMESim和MATLAB中建立了EMA机械、电机、控制器的模型并进行联合仿真。最后将此控制策略与PID和前馈的复合控制策略进行对比分析。结果表明,基于趋近律的双滑模变结构控制策略用于控制EMA是可行的,并且可以提高系统的频响和加载精度,使力伺服系统有更好的动态性能。     

带钢卷取机电液伺服跑偏控制系统特性分析

该文在分析了电液伺服系统数学模型的基础上,对液压元件进行了静、动态计算及分析,并用MATLAB中的动态仿真工具SIMULINK构造了电液伺服控制系统仿真模型并对其进行仿真,从而得到更为优良的设计参数,使系统更加完善。     

转向器综合试验台加载系统多余力抑制研究

阐述了汽车转向器综合试验台系统多余力产生的原因。构建了试验台的物理模型,依据试验台负载加载系统的液压控制原理,建立了以伺服放大器、电液伺服阀、伺服缸、力传感器等的系统数学模型;采用结果不变性原理设置前馈补偿器的方法消除负载加载系统中所产生的多余力,將补偿前后的数学模型在Matlab中进行时域和频域的仿真和对比分析,加入前馈补偿后系统满足性能指标;实际采样力曲线实验结果对比说明多余力有效地得到抑制。     

双喷嘴挡板伺服阀非线性建模及其线性化

为从理论上研究喷嘴挡板伺服阀控电液伺服系统的动静态性能,需要建立较精确的电液伺服阀数学模型。考虑伺服阀喷嘴挡板处阀口流动等非线性因素影响,分析电液伺服阀的电信号输入到阀芯位移的输出特性,建立双喷嘴挡板两级伺服阀的非线性数学模型以描绘实际系统;根据实际模型特点,采用输入/输出线性化方法中的非线性状态反馈变换获得局部线性化模型,并通过分析系统零动态稳定性,从理论上证明了线性化模型的有效性。以常规泰勒展开线性化为对象,对提出的输入/输出线性化模型的精确性进行相应的仿真和实际试验对比。结果表明,该方法所建模型更接近实际系统,具有较强的鲁棒性,可用于精确分析实现阀控液压伺服系统的动静态性能。     

基于AMEsim/Simulink的电液伺服比例控制的同步回路建模与仿真研究

以电液伺服比例阀控非对称液压缸同步系统为研究对象,通过详细分析,建立了同步系统的数学模型,采用Matlab的Simulink模块对系统的动态特性进行仿真分析,并利用AMESim和Simulink软件对双缸同步液压系统进行了基于PID控制的联合仿真,仿真结果表明,将电液伺服比例阀应用于同步控制,系统响应快,控制精度高,经济性好,可应用于工程实际。