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扩轧管电液伺服系统非线性建模与控制 总被引:3,自引:1,他引:3
为了研究阀控缸机构的非线性对电液伺服系统控制性能的影响,以钢管生产过程中的扩轧管电液伺服系统为背景,首先通过分析非对称比例(伺服)阀的电信号输入到阀芯位移和阀芯位移到非对称液压缸活塞位移输出过程的非线性特性,建立非对称阀控非对称缸机构的非线性数学模型以描绘实际系统;其次根据实际系统模型的级联性特点,提出了一种融合定量反馈控制理论和扰动估计理论的非线性控制策略,实现了对负载运动和负载压力非线性的分级控制;最后以常规PID控制为基础,对提出控制策略的有效性进行相应的仿真和实际控制对比.结果表明,该控制策略具有更好的系统稳态和动态响应性能,可应用于解决工程实际问题. 相似文献
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基于GMA喷嘴挡板伺服阀的动态特性 总被引:1,自引:1,他引:0
提出基于GMA喷嘴挡板伺服阀的新结构,研制了GMM电-机械转换器及其喷嘴挡板伺服阀,分析其结构特点与需要解决的关键技术,建立动态数学模型。构建基于GMA喷嘴挡板伺服阀动态特性的试验系统,试验研究GMA喷嘴挡板伺服阀的阶跃和幅频响应特性,试验测得其阶跃响应上升时间为1 ms、幅频宽达680 Hz;将试验结果与仿真结果进行对比分析,两者基本吻合,论证动态数学模型的正确性。研究结果表明,用GMM设计新型电—机械转换器,可提高喷嘴挡板阀乃至整个电液伺服系统的频响和精度。 相似文献
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喷嘴挡板伺服阀性能参数的研究 总被引:3,自引:0,他引:3
该文系统地研究了双喷嘴挡板电液伺服阀的工作原理和影响其性能的结构参数,建立了伺服阀结构参数数据库,并基于双喷嘴挡板伺服阀的数学模型开发了伺服阀面向结构参数的仿真平台.将应用软件MATLAB/Simulink进行动态仿真的结果与试验结果进行比较,验证了仿真平台的可行性.利用实验和仿真平台分析了影响伺服阀性能的主要参数. 相似文献
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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。 相似文献
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该文对多辊可逆式冷轧机主压下装置液压伺服系统进行了分析研究。针对目前采用的"喷嘴-挡板"式电液伺服阀作为伺服控制单元出现的抗污染能力差,易"卡死",对维护要求高,系统整体运行的可靠性受到制约等问题,提出了采用抗污染能力强,运行可靠度高的"射流管"式电液伺服阀替代"喷嘴-挡板"式电液伺服阀的可能性。并对"射流管"式电液伺服阀做为控制单元的压下装置液压位置伺服系统进行了数学建模、基于MATLAB/Simulink基础上的仿真与动态特性分析,获得了可行性结论。该项研究对今后板带材轧机压下自动厚度控制系统的设计或改造中采用"射流管"式电液伺服阀做为控制单元,提高整机系统维护性和可靠性,提供了设计依据。 相似文献
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电液伺服阀是电液伺服系统的核心控制元件,其性能的优劣直接影响电液伺服系统的应用;该文通过建立电液伺服阀各环节的数学模型,获得电液伺服阀系统传递函数关系,引入基于反馈杆的动刚度表达式,应用模态截断理论,分析了不同模态叠加过程对整个闭环系统稳定性的影响.这些研究工作将对电液伺服阀结构优化设计有一定的指导意义.在理论仿真的基础上,比对某型号电液伺服阀的试验测量结果,表明电液伺服阀存在高频失稳现象,这与理论分析结果呈现一致的规律,为解决电液伺服阀的高频失稳问题提供了技术方案,提供工程设计应用参考. 相似文献
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为抑制电液伺服系统中各种非线性因素及不确定干扰,提出了基于输入输出反馈线性化的滑模控制与非线性干扰观测器相结合的控制策略以提高其位置控制跟踪精度。以电液振动台为试验对象,建立其非线性控制模型,利用李雅普诺夫稳定性理论保证了位置闭环系统的全局稳定性。利用MATLAB/Simulink对设计的控制器进行了仿真验证,结果验证了提出的控制器的可行性。为了模拟实际环境下存在不确定干扰,在位置电液系统基础上增加了电液加载系统,开展了试验研究。结果表明,该控制器能有效的提高干扰下电液伺服系统的位置跟踪性能。 相似文献
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Nonlinear adaptive robust backstepping force control of hydraulic load simulator: Theory and experiments 总被引:1,自引:0,他引:1
Jianyong Yao Zongxia Jiao Bin Yao 《Journal of Mechanical Science and Technology》2014,28(4):1499-1507
High performance robust force control of hydraulic load simulator with constant but unknown hydraulic parameters is considered. In contrast to the linear control based on hydraulic linearization equations, hydraulic inherent nonlinear properties and uncertainties make the conventional feedback proportional-integral-derivative (PID) control not yield to high performance requirements. Furthermore, the hydraulic system may be subjected to non-smooth and discontinuous nonlinearities due to the directional change of valve opening. In this paper, based on a nonlinear system model of hydraulic load simulator, a discontinuous projection-based nonlinear adaptive robust back-stepping controller is developed with servo valve dynamics. The proposed controller constructs a novel stable adaptive controller and adaptation laws with additional pressure dynamic related unknown parameters, which can compensate for the system nonlinearities and uncertain parameters, meanwhile a well-designed robust controller is also synthesized to dominate the model uncertainties coming from both parametric uncertainties and uncertain nonlinearities including unmodeled and ignored system dynamics. The controller theoretically guarantee a prescribed transient performance and final tracking accuracy in presence of both parametric uncertainties and uncertain nonlinearities; while achieving asymptotic output tracking in the absence of unstructured uncertainties. The implementation issues are also discussed for controller simplification. Some comparative results are obtained to verify the high-performance nature of the proposed controller. 相似文献
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A novel procedure for integrating neural networks (NNs) with conventional techniques is proposed to design industrial modeling and control systems for nonlinear unknown systems. In the proposed approach, a new recurrent NN with a special architecture is constructed to obtain discrete-time state-space representations of nonlinear dynamical systems. It is referred as the discrete state-space neural network (DSSNN). In the DSSNN, the outputs of the hidden layer neurons of the DSSNN represent the system's (pseudo) state. The inputs are fed to output neurons and the delayed outputs of the hidden layer neurons are fed to their inputs via adjustable weights. The discrete state space model of the actual system is directly obtained by training the DSSNN with the input–output data. A training procedure based on the back-propagation through time (BPTT) algorithm is developed. The Levenberg–Marquardt (LM) method with a trust region approach is used to update the DSSNN weights. Linear state space models enable to use well developed conventional analysis and design techniques. Thus, building a linear model of a system has primary importance in industrial applications. Thus, a suitable linearization procedure is proposed to derive the linear state space model from the nonlinear DSSNN representation. The controllability, observability and stability properties are examined. The state feedback controllers are designed with both the linear quadratic regulator (LQR) and the pole placement techniques. The regulator and servo control problems are both addressed. A full order observer is also designed to estimate the state variables. The performance of the proposed procedure is demonstrated by applying for both single-input single-output (SISO) and multiple-input multiple-output (MIMO) nonlinear control problems. 相似文献
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叙述了射流管式三级电液伺服阀的结构及其工作原理,针对其结构建立了数学模型,并加入PD校正环节,导入MATLAB软件进行仿真,获得其阶跃响应曲线和开环伯德图。通过时域和频域分析表明,加入PD校正环节,使得系统局部相位超前,增加了系统的幅值裕度和相位裕度,因此其可大幅缩短三级阀的调整时间并增强其稳定性,同时反馈杆刚度和功率级滑阀阀芯面积对三级阀的动态响应有很大影响。通过有限元分析了圆形截面和矩形截面的反馈杆刚度,结果表明,在等面积时,由于矩形截面惯性矩大于圆形截面惯性矩,在相同的力作用下,矩形截面的反馈杆的位移较小,因此其反馈杆刚度较大,可提高先导级阀的动态反馈性能,从而更有利于三级阀的动态响应。 相似文献
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动态非线性压电驱动机电耦合动力学系统建模及其宽带高精度位移控制系统研究 总被引:2,自引:0,他引:2
摘要:研究了压电陶瓷驱动器的复杂非线性滞回动力学系统建模及其位移跟踪控制问题。首先采用状态空间方程,建立了一种新型压电驱动机电耦合动力学系统集总参数(Piezo-actuated Electromechanical Coupling Lumped Parameter-PECLP)模型。该模型首次将动态本征非线性集成到压电叠堆的滞回特性中,并兼顾考虑了驱动器中弹性和运动部件的动力学特性。在此基础上,利用微分几何的输入输出线性化方法,导出了一个简化的线性规范型子系统。根据该子系统,设计了一种基于LQ方法的非线性位移跟踪控制系统。与现有控制系统的对比仿真结果表明,本文提出的控制系统不仅消除了驱动器的稳态定位误差,有效的实现整体动态性能的最优化, 而且将其在-3dB的截止频率从638Hz扩展到5217Hz,频带宽度提高了将近一个数量级。较好的改善了驱动器的高速频响特性。 相似文献