2D伺服阀控单出杆缸的实验研究

为了研究2D伺服阀控制液压单出杆缸位置闭环系统输出对输入的响应特性,设计了2D阀控单出杆实验的原理和结构及其同步电液数字伺服系统,并在此基础上完成2D阀控单出杆的稳定性分析和响应特性分析的实验研究。实验结果表明对2D阀控单出杆缸位置闭环实验,当输入信号幅值为0.1 V（8 mm）时,阶跃响应的上升时间为1.2 s,调整时间为2.5 s,系统稳态误差为0,-3 dB时对应的频宽为5 Hz。     

非对称缸电液伺服系统的静态特性分析

通过对对称阀控非对称缸和非对称阀控非对称缸电液伺服系统的压力特性、输出特性的对比分析,揭示了阀控非对称缸系统静态特性的基本特征,指出为研制高性能的非对称缸电液伺服系统采用非对称阀控非对称缸是最佳液压控制方案。进而探讨了系统的最佳负载匹配关系,给出系统设计准则,为正确设计阀控非对称缸伺服系统并进一步研究该类系统的控制方法,改善系统性能奠定了理论基础。     

电液谐振疲劳试验新方法

研究2D高频转阀控制液压缸实现谐振疲劳试验新方法。提出2D高频转阀控制单出杆液压缸谐振疲劳试验方案,2D高频转阀阀芯可以双自由度运动,阀芯旋转运动可以控制系统激振频率,阀芯轴向滑动可以控制系统输出载荷力幅值,液压缸无杆腔初始容积变化可以控制系统谐振频率。建立2D高频转阀、单出杆液压缸和阀控缸系统的数学模型,建立阀控缸系统的Simulink非线性仿真模型,仿真研究液压缸无杆腔定初始容积时阻尼对系统输出载荷力幅频特性、相频特性和系统流量的影响,及谐振工况时载荷力波形失真度和载荷力幅值控制方法。试验结果验证了电液谐振疲劳试验新方法的可行性。该方案能有效提高电液疲劳试验的谐振频率,拓展电液高频疲劳试验机在工程领域的应用范围。     

水压与油压对称伺服阀控制单出杆液压缸特性的比较分析

文章结合实际工程问题，利用Matlab工具，对伺服阀控制单出杆缸系统在采用纯水和液压油两种不同介质情况下的动、静态特性作出了比较详尽的仿真。通过仿真研究发现，水压伺服系统的稳定性、响应性均优于油压系统，但稳态误差稍大。该研究为对称伺服阀控制不对称单出杆缸系统性能的改善、及其在水压伺服系统中的应用奠定了理论基础。     

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。     

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。     

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。     

基于Simulink的电液伺服系统研究和故障分析

对典型阀控缸电液伺服系统的结构组成、动力传递关系、动态特性进行了研究,建立了该系统非线性状态空间模型。利用MATLAB中的Simulink建模工具对典型阀控缸系统建模,分析了控制参数对输出特性的影响。针对电液伺服系统实践中经常出现的故障模式,选择两种典型的故障:液压缸内泄露,系统油液混入空气,并通过改变系统参数的方法对故障进行模拟。     

电液伺服系统位置-压力主从控制方法研究

基于主从控制理论提出一种新的阀控缸电液系统位置和压力主从控制方法。建立阀控缸系统位置传递函数后,将液压缸两腔的压力动态变化信号应用位置-压力转换公式转换为位置信号,再将转换的位置信号叠加到电液伺服系统的主位置闭环内,以实现阀控缸系统位置和压力的主从控制。通过在MATLAB/Simulink中搭建的仿真模型,仿真分析该方法的控制效果,结果表明该控制方法正确可行。通过分析现场样机矫直钢板时液压缸的位置和压力信号,证明电液伺服系统位置-压力主从控制方法可以实现位置、压力不同变量的在线主从控制,提高了系统的响应速度和控制精度,为其他电液伺服系统的设计研究提供理论基础。     

步进加热炉速度控制系统的建模及仿真

对武钢步进加热炉速度控制系统中的泵控缸的容积调速回路进行分析,建立泵控缸回路传递函数和阀控缸传递函数,从而得到泵控缸电液伺服系统的数学模型,采用Simulink进行仿真,结果表明:系统响应快,跟随精度高,满足系统要求.     

基于稀疏存储Elman神经网络的直线伺服控制

为提高数控机床直线进给系统的动态跟踪性能及抗干扰能力,结合进给系统重复运动的特点,利用前一次或前几次的历史控制信息提高进给系统的动态性能,提出了具有动态稀疏存储功能的改进Elman神经网络;引入迅速联想的表格查询方式对神经网络的历史信息进行分类存储、选择利用以增强网络泛化能力,提高网络收敛速度;详细推导了改进Elman神经网络的数学模型及权值调整算法,并将其应用到直线进给伺服系统中,结果表明,基于稀疏存储Elman神经网络的速度控制器具有良好的跟踪精度和抗干扰能力。     

数控机床用直线电机伺服试验平台开发及应用

在分析数控机床用直线电机驱动伺服系统动态特性的基础上,概括了直线伺服系统抑制外部扰动、提高稳态精度、提高动态响应速率以及增强鲁棒性的先进控制策略,研制了数控机床用直线电机驱动伺服系统综合试验平台及其调试软件,最后,指出了直线电机在使用过程中其他一些值得关注的技术问题。     

基于干扰观测器的龙门机床双驱系统的同步控制

根据动梁式龙门机床双驱动系统的结构特点及运动特性,基于拉格朗日方程,建立了龙门机床两轴之间的机械耦合模型,结合传动系统动态模型和伺服系统三闭环控制结构,得到了龙门机床双驱动系统模型;为了降低非对称结构和偏心负载等干扰对同步性能的影响,提高系统的抗干扰性,提出了一种基于干扰观测器（DOB）的双驱动系统同步控制方法;最后进行了仿真分析,仿真结果表明,通过干扰观测器对干扰进行补偿后,龙门机床双驱动系统的同步性能得到了明显的提高。     

大型装备电液系统高精度鲁棒位置控制

阀控非对称缸电液系统具有参数不确定性和强外部扰动,导致系统鲁棒性和跟踪性能变差,控制难度增加。考虑外部扰动建立系统动态模型,为了提高系统鲁棒性和跟踪精度,提出自适应滑模控制策略,用滑模边界层厚度函数代替符号函数以减小系统颤振,构建扰动观测器来调整切换增益,进一步提高系统稳定性。引入可变边界层厚度函数,抑制变化负载对系统性能的影响。在固定负载和变化负载条件下进行实验验证,结果证明了所提出控制策略的有效性。     

Adaptive fuzzy sliding mode control for electric power steering system

The Electric power steering (EPS) system, a typical non-linear system, is easy to be influenced by parameters perturbation and disturbance of the road. Traditional linear control method based on a simplified linear model such as PID control cannot reach good dynamic performance. To reduce the influence of parameters perturbation and disturbance of the road and enhance the robustness of the system, an Adaptive fuzzy sliding mode control (AFSMC) method is proposed in this paper. First, fuzzy sliding mode control is employed to enhance the dynamic performance of the system. Then, to improve the precision of the controller, genetic algorithm is used to optimize the control rules which are essential to fuzzy control. The experimental results on non-linear EPS model demonstrate that AFSMC is more stable than Sliding mode control (SMC) method and more efficient to the non-linear system than SFPID control method. They can also prove that AFSMC can provide a stable driving in the presence of parameters perturbation and disturbance of the road.     

被动加载的内部反馈控制方法

提出电液加载的内部变量反馈控制方法。通过对可测量的内部变量反馈，补偿了活塞运动时流量的变化，使加载系统的跟踪没有滞后。反馈以后，改变了系统传递函数和动态性能，并将舵机运动干扰输出等效为一个较小的量。原理分析证明，采用类似于PID形式的内部反馈，可消除舵机运动的速度和加速度干扰。仿真结果表明，内部反馈在主从电液跟踪加载控制中能减小多余力的影响，系统特性的改善优于传统的前馈方法。     

基于LADRC的电动舵机高动态控制方法

自抗扰控制(Active Disturbance Rejection Control,ADRC)继承了PID控制基于误差反馈的优点,在控制中不需要模型的先验知识,并结合了经典调节理论与现代控制理论各自的优点,因而在实际工程中得到了广泛应用。文中分析了电动舵机传统PID控制中存在的动态响应慢和抗扰能力弱的问题;建立了基于直接转矩控制的舵机系统数学模型;设计了线性扩张状态观测器,并给出了观测器参数的简便确定方法,通过观测器观测出的扰动将系统补偿为串联积分器的形式;采用不同的控制器对补偿后的系统进行稳定性分析,根据稳定性和实现难易程度,决定采用比例微分负反馈控制器。最后对设计的观测器和控制器进行了仿真,仿真结果表明,设计的观测器和控制器与传统PID控制相比在动态响应和抗扰能力上都具有巨大的优势。     

基于PID参数自整定的双容系统抗扰控制

针对双容液面调节系统的非线性、参数时变的特点,基于现代控制理论设计了带扰动观测器的模糊自整定控制器.把这种控制器应用在双容液面调节系统中,既实现了PID控制器参数的在线自整定,又增强了系统的抗扰能力.仿真试验表明,这种方案极大地提高了被控对象的静态和动态性能,对参数时变的适应能力强,鲁棒性好.该方案同样可以用于其他非线性、时变系统.     

液压机械手电液比例系统模糊PID控制研究

针对液压机械手的电液比例系统存在较大程度的系统参数变化和负载干扰等特点,一般控制方法难以全部满足性能要求。常规PID控制方法虽然算法简单、可靠性好、鲁棒性高,但由于参数整定繁杂,往往造成参数整定不良、性能欠佳、适用性能差。为了改善这些缺陷,将模糊控制理论与PID控制理论相结合,设计了模糊PID控制器,实现了对PID参数的在线整定。利用MATLAB/Simulink进行仿真,比较常规PID控制与模糊PID控制下电液比例系统的控制效果,发现模糊PID控制器较好地克服了系统的非线性和负载干扰的影响,提高了系统的稳定性和动态性能。     

Coupled-disturbance-observer-based position tracking control for a cascade electro-hydraulic system

The disturbance suppression is one of the most common control problems in electro-hydraulic systems. especially largely an unknown disturbance often obviously degrades the dynamic performance by biasing the desired actuator outputs (e.g., load forces or torques). In order to reject the dynamic disturbances in some multi-degree-of-freedom manipulators driven by electro-hydraulic actuators, this paper proposes a state feedback control of the cascade electro-hydraulic system based on a coupled disturbance observer with backstepping. The coupled disturbance observer is designed to estimate both the independent element and the coupled element of the external loads on each electro-hydraulic actuator. The cascade controller has the ability to compensate for the disturbance estimating, as well as guarantees the system state error convergence to a prescribed steady state level. The effectiveness of the proposed controller for the suppression of largely unknown disturbances has been demonstrated by comparative study, which implies the proposed approach can achieve better dynamic performance on the motion control of Two-Degree-of-Freedom robotic arm.