基于改进前馈逆补偿的电液加载试验系统力跟踪控制研究

针对电液加载试验系统力加载跟踪控制问题，分析了电液加载系统的组成及工作原理，建立了系统动力学模型，并对动力学模型的准确性进行了验证。在此基础上，首先使用了速度反馈补偿控制器抑制外部干扰，其次利用递推增广最小二乘法(Recursive Extended Least Square，RELS)及零相差跟踪技术(Zero Phase Error Tracking，ZPET)设计出系统逆模型，进行前馈逆补偿控制，然后考虑速度反馈存在的微分问题，设计了内模控制器，最后利用电液加载试验台进行了力加载控制策略的试验研究。试验结果证明，与传统PI控制器相比，提出的改进前馈逆补偿力加载控制算法可以更有效地抑制系统外部干扰，提高力加载的跟踪精度。     

电液伺服舵机加载系统设计与研究

分析了电液伺服舵机加载系统中多余力控制、电液伺服阀的工作原理、控制系统设计等多项舵机加载系统中的关键技术,并在此基础上阐述了电液伺服舵机加载系统的组成部分和设计过程。     

新型结构负载模拟器研究

本文针对飞行器负载模拟器在加载过程中的出现强位置干扰影响加载精度，甚至使加载系统不能运动的特殊问题，设计了一种同步马达位置补偿校正的负载模拟器，这种结构的负载模拟器把舵机位置干扰转化了为一外力扰动，有效地控制了舵机位置干扰的不良影响。位置补偿校正驼达的输入采 用舵机的输入信号，从而使负载模拟器对不同刚度的舵机加载时都能运动起来，为采用先进的控制方法提供了有利条件。使负载模拟器具有较强的适应性。     

基于干扰观测器的电液伺服系统反馈线性化滑模控制

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。     

刚度、惯性负载对电流负荷仿真台性能影响的研究

为提高电液负载仿真台的性能，根据电液负载仿真台的数学模型，研究了电液负载仿真台中多余力矩的产生机理和影响因素，得出多余力矩干扰与舵机系统轴转角的速度、加速度有关的结构。在分析电液负载仿真台的刚度、惯性负载对系统性能影响的基础上，提出了电液负载仿真台的一些设计原则，为电液负载仿真台及其它被动加载系统的设计提供了参考依据。     

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.     

刚度、惯性负载对电液负载仿真台性能影响的研究

为提高电液负载仿真台的性能 ,根据电液负载仿真台的数学模型 ,研究了电液负载仿真台中多余力矩的产生机理和影响因素 ,得出多余力矩干扰与舵机系统轴转角的速度、加速度有关的结论。在分析电液负载仿真台的刚度、惯性负载对系统性能影响的基础上 ,提出了电液负载仿真台的一些设计原则 ,为电液负载仿真台及其它被动加载系统的设计提供了参考依据。     

基于CMAC和PID控制的电液伺服加载系统

该文是对某型飞机起落架加载控制系统的研究,针对该电液伺服加载系统运动干扰产生的多余力,严重影响加载系统的精度,设计前馈补偿器进行校正,仿真表明前馈补偿能够有效地抑制加载中的多余力.同时提出基于CMAC和P复合控制算法的控制方案,对采用复合控制前后的模型进行仿真分析,结果表明CMAC和PID复合控制抗干扰能力强、跟踪精度高,提高了加载系统性能.     

负载模拟器的评价指标体系

总结了当前流行的评价标准,指出其优点和不足,然后从两个方面论述了负载模拟器的指标体系与性能要求:一是从单纯的载荷谱动态跟踪精度出发来评价负载模拟器,提出通过研究舵机本身的运动特性与载荷谱特性来进行加载系统的设计;另外一个方面是从舵机测试需求的角度提出对负载模拟器的跟踪精度的要求,着重讨论了加载精度和舵机位置动态刚度对舵机测试精度的影响。     

基于PID神经网络解耦控制的被动电液伺服加载

为抑制被动电液伺服加载中受载体运动对加载力的干扰,常见方法是建立系统线性数学模型,然后在其基础上引入前馈补偿,但由于电液伺服系统的非线性、参数难以准确确定的特点,这种方法的实际效果并不理想。而PID神经网络控制算法不依赖于准确建模,适用于非线性、参数时变特点的系统控制,因此采用该算法实现受载体运动和加载系统的解耦控制,以抑制受载体运动对加栽力的干扰。     

基于被动力反馈的遥操作电液控制系统

针对遥操作机器人现有的力反馈冲击、反馈力震荡等问题,提出了一种新型的遥操作电液控制系统。主操作端选用电液比例控制系统以实现力反馈效果,从动端选用电液伺服控制系统以实现位移跟踪效果,并建立了电液控制系统的数学模型,选用算法简单、跟踪性能较好的力反射型控制策略,对整个系统进行了Matlab/Simulink仿真,结果表明,新型遥操作电液控制系统具有较好的位移跟踪及力反馈效果。     

电液多变量位置系统的解耦控制

采用对角矩阵法对电液比例双阀控缸位置耦合控制系统进行解耦设计。并在实验装置中得到了实现。解耦控制中,针对结构耦合和外扰力作用,分别采用了反馈解耦和反馈全解耦方案,实验结果表明,该方法具有较好的解耦效果,且仅需采用两液压缸活塞的位移值就能实现,算法简单,易于工程应用。     

未知时变环境下采摘机器人电液伺服控制系统

为保证采摘机器人在未知时变环境下的控制稳定性和机器人末端执行器的位置执行精度,优化采摘机器人电液伺服控制系统。系统基于直流电动机驱动机器人各个关节,构建采摘机器人电液伺服控制系统的数学模型;通过加权自扰动递推最小二乘法辨识采摘机器人接触动力学模型实时控制参数后,结合小脑神经网络和PID算法,分别实现前馈控制和反馈控制,以此优化采摘机器人电液伺服控制系统。结果表明：优化后系统具备较好的控制参数辨识效果,机器人末端执行器在3个方向的误差接近于0;可在2 s内完成控制,超调量在2%以内;控制机器人在静态和动态2种状态下,液压缸活塞的位移结果均低于1.6 cm。     

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.     

基于电液比例伺服复合加载及迭代学习控制的合成绝缘子疲劳试验方法

为模拟合成绝缘子的微风振动状态,实现其疲劳试验过程,研究电液比例伺服复合加载技术。针对合成绝缘子的实际负载工况,设计出一种复合式电液伺服加载系统,包括静态比例加载和动态伺服加载两部分,分析系统工作原理,建立伺服加载的数学模型,设计出基于PD型迭代学习的加载控制方法,实现动态加载力的精确控制,并采用AMESim和Matlab进行联合数字仿真。仿真和实际试验结果均验证了所加载方法和控制方法是正确可行的,能够取得高精度的控制效果。根据所提的加载方法和控制方法,已研制出相应的合成绝缘子电液加载系统,其静态加载力可达150 kN,动态加载力幅值可达20 kN,加载精度达到了0.5 kN,加载频率最高可达100 Hz,连续振动次数达到3千万次     

基于前馈解耦的振动与加载电液混合试验系统力加载跟踪控制研究

针对振动与加载电液混合试验系统力加载跟踪过程中的多余力抑制问题,分析了振动与加载电液混合系统的组成及工作原理,建立了混合系统的动力学模型,并对动力学模型的准确性进行了验证。在此基础上,分析了混合系统加载多余力的产生机理,提出了振动与加载电液混合系统力加载前馈解耦控制算法。搭建了振动与加载电液混合试验台及嵌入式控制系统,利用振动与加载电液混合试验台进行了力加载控制策略的试验研究。结果证明,与传统PI控制器相比,提出的力加载前馈解耦控制算法可以更有效地抑制系统多余力,提高力加载的跟踪精度。     

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.     

匹配和不匹配干扰共存时电液伺服系统预设性能渐近跟踪控制

针对电液伺服系统匹配和不匹配干扰共存的特点,兼顾瞬态性能和稳态性能需求,提出一种新型高精度跟踪控制策略。以阀控电液位置伺服系统为例,建立了包含匹配和不匹配干扰的系统非线性数学模型,定义预设性能函数规划控制误差,基于规划后的转换误差设计反步控制器,并融合采用干扰上界估计的连续渐近控制技术处理匹配和不匹配干扰,获得了可预设的瞬态性能和渐近稳态性能,通过Lyapunov分析证明了稳定性。两种位置指令跟踪试验的结果表明,相比PID控制和反馈线性化控制,初始阶段跟踪精度提高超22.9%,相比仅引入预设性能函数的控制器,稳态跟踪精度提高超42.9%。     

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.