扩轧管电液伺服系统非线性建模与控制

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.     

下肢外骨骼机器人电液伺服控制系统设计

利用电液伺服阀和非对称液压缸的流量连续性方程、力平衡方程,推导出阀控缸动态数学模型;利用拉格朗日函数法和虚位移原理,建立了下肢外骨骼机器人各液压缸的负载力计算模型;通过稳定边界参数整定方法设计了下肢外骨骼机器人电液伺服系统PID控制器,并运用Simulink仿真软件对该系统跟随人体步态情况进行了仿真。仿真结果表明,该系统能够达到下肢外骨骼机器人对电液伺服系统的相关要求。     

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。     

基于BP网络规则PID控制的液压系统仿真与研究

针对阀控非对称液压缸压力控制系统,建立其数学模型,并提出基于BP神经网络规则PID的控制策略,通过MATLAB/Simulink仿真结果验证了该控制策略能够实现电液伺服系统的良好控制.     

液压驱动6自由度运动模拟器动力机构控制策略研究

目前,非对称缸动力机构作为驱动部件被广泛应用于液压驱动6自由度运动模拟器,其控制器设计备受关 注。首先推导出了阀控非对称缸动力机构的通用非线性数学模型,在此基础上提出了级联负载压力控制策略,使 得动力机构具有力发生器的特性,从而为进一步实现运动模拟器的分层控制打下了基础。对于每个非对称缸电液 位置伺服系统,考虑到模型不确定性及外干扰的存在,运用滑模变结构控制方法设计外层镇定控制器,实现了对 液压动力机构的镇定及对外界干扰的抑制。同时作为比较,还设计了状态反馈控制器。仿真结果表明提出的控制 策略是有效的、合理的。     

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。     

阀控非对称缸的非线性建模及其反馈线性化

针对阀控非对称缸系统,分别推导了液压缸正反向运动时的状态方程,并最终统一成一个非线性模型。通过仿真和试验,验证了模型的准确性。在此基础上,采用非线性控制理论中的输入／输出精确线性化方法,通过非线性状态反馈变换获得了全局线性化模型,并对系统零动态稳定性进行了分析。该研究对采用线性控制理论实现液压伺服系统的高精度位置跟踪控制有一定的帮助。     

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。     

基于AMFC的电液伺服系统控制算法研究

论文针对电液伺服系统非线性难以控制的难题,将非线性状态反馈微分变换和模型跟随自适应控制结合,通过建立阀控非对称缸位置伺服系统的离散非线性参考模型,借助于仿射变换实现了对非线性电液伺服系统的动态反馈线性化,通过仿真说明AMFC在电液伺服系统能够准确跟随参考模型的输出,精度较高,说明AMFC通过与仿射非线性变换相结合将其扩展到电液非线性系统,将成为一种对液压伺服控制系统极有实用价值的非线性控制方法.     

基于信号微分滑模控制的电液伺服激振器

设计了一种基于信号微分滑模控制理论的阀控非对称缸激振器。通过对液压缸位移信号提取并对其进行微分运算求导,以此来实现无需速度和加速度的滑模控制,削弱了系统非线性对控制精度的影响,增大了电液伺服激振器的激励频率带宽。根据Lyapunov函数判据,确保了系统的稳定性。通过对对称阀控非对称缸系统的位置跟踪控制进行仿真分析,结果显示,该激振器具有良好的跟踪效果。     

电液比例高低机系统模糊PID控制研究

研究电液比例高低机控制系统,考虑阀控非对称缸系统正反向行程的非对称性、摩擦等因素,通过状态方程组形式建立了电液比例阀控非对称缸驱动高低机系统的非线性模型。在MATLAB/Simulink中采用模糊自适应PID控制方式,建立电液比例高低机模糊PID控制模型并进行仿真,结果与传统PID控制方式相比,能有效地改善高低机系统的动态特性,满足实际高低机控制特性。     

考虑阀口误差的阀控非对称液压缸系统建模、仿真与试验

从解决比例阀控制非对称缸系统存在的超压问题入手,分析因加工误差引起的各阀口重叠量不一致这一非线性因素对系统性能的影响,建立考虑阀口误差的阀控非对称缸系统的非线性状态方程模型和键图模型。应用这两种非线性数学模型分析一实际非对称阀控制非对称缸系统的压力特性,与试验结果的对比分析验证了所建的非线性数学模型的正确性。仿真和试验研究揭示比例阀控制非对称缸系统的阀口误差对系统性能影响较大,往往是引起有杆腔压力超过供油压力的主要原因。通过大量仿真研究获得了阀口误差与系统超压之间的关系,研究表明适当提高比例阀阀口的加工精度有利于消除超压现象和提高系统的性能,进而建议将某些比例阀阀口误差控制在最大阀位移的0.5%以内。给出的两种非线性数学模型具有通用性,可用于对各类阀控缸系统进行系统仿真、设计和控制策略等方面的理论研究工作。     

电液伺服系统非线性建模和SSA控制研究

以钢管生产过程中的扩轧管电液伺服系统为背景,分析了非对称比例(伺服)阀及其阀控制缸机构的非线性特性,建立了系统非线性数学模型以更加细致地描绘实际系统,并提出了基于一种子集稳定控制方法(SSA)的非线性控制策略.仿真控制和实际系统运行结果表明,该控制策略与常规PID控制相比,具有更好的系统响应性能,为解决工程实际问题提供了一种有用的工具.     

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。     

比例阀控制非对称液压缸系统的非线性建模与仿真

电液比例阀控制液压缸组成的闭环系统多以传递函数的形式进行系统的稳定性分析和稳态误差分析,很难把握系统的中间状态(如液压缸两腔压力和流量的变化)。而直接以物理微分方程建立起的阀控缸非线性模型可方便地进行数值仿真分析,从而对系统的中间状态有直接认识。当采用对称阀控制非对称缸时,因液压缸两腔的作用面积不等,使活塞在方向切换时导致液压缸两腔压力的突变,同时流量在两个运动方向上的不对称也会引起活塞杆位移和速度的不一致,压力的突变会不会产生超压或气蚀,流量的不对称会不会超出额定流量,这些疑问都使考查系统的中间状态显得非常重要。签于此,该文建立了阀控非对称缸的非线性微分方程模型,同时在AMESim液压仿真软件中建立了相同的模型以进行对比验证,最后进行阀控非对称缸整个闭环系统的仿真分析,为系统的设计提供指导。     

液压伺服系统建模与模糊自适应PID控制研究

液压伺服系统中存在非线性、参数变化、外负载干扰等问题,这些特点和问题很大程度上影响了液压伺服系统的性能。传统的PID控制在解决高精度非线性控制问题时效果不理想,一种模糊自适应PID控制方法被提出。针对液压阀控非对称缸系统,该文分析并建立了阀控非对称缸位置控制系统的动态数学模型。基于MATLAB仿真软件,将传统PID控制策略与模糊自适应PID控制策略分别应用于阀控非对称缸的位置控制中,进行仿真研究。仿真实验结果表明,采用模糊自适应PID控制器系统能克服传统PID控制器的局限性,且具有较强的鲁棒性,较好的动态品质以及较高的控制精度。     

数字式自适应动态电液疲劳试验机的摩擦力分析及补偿研究

本文对数字式自适应动态电液疲劳试验机中阀控非对称液压缸系统的摩擦力进行了研究.以阀控非对称缸系统为研究对象,探讨了摩擦力的产生原因和补偿方法,分析了液压缸的摩擦力对电液伺服系统的影响,对摩擦力进行了离线计算和在线观测两方面的研究.基于结构不变性原理,提出摩擦力的动态补偿方法,对摩擦力产生的影响进行补偿,提高了系统控制精度.     

基于电液力伺服系统的液压阀控缸自抗扰控制研究

现有传统电液阀控缸系统非线性、抗扰动、鲁棒性差等特点,该文以液压阀控缸系统为研究对象,采用电液力伺服控制技术,提出了一种基于自抗扰(ADRC)的电液力伺服阀控缸伺服控制研究。首先,介绍传统非对称阀控缸系统组成和控制原理,建立其数学模型;然后设计电液阀控缸力控制算法原理,并设计了ADRC控制器;最后,以单个液压阀控非对称缸为实验对象,搭建实验平台,分别以阶跃信号、正弦信号、以及外界扰动信号对提出的算法进行了相关实验,实验结果验证了该文设计的基于自抗扰(ADRC)的电液力伺服阀控缸伺服控制算法的合理性和有效性,提高了系统控制精度和抗扰动能力。     

基于变模糊PID控制器的阀控非对称缸复合控制策略

针对非对称液压缸正反向运动的不对称性对位移控制精度的影响,为了提高阀控非对称液压缸伺服系统位移控制精度,设计了根据液压缸运动方向选择对应模糊PID位移控制器的位移闭环及速度前馈复合控制方案。搭建了基于ADAMS,AMESim和Simulink的阀控非对称液压缸伺服系统联合仿真模型。研究表明,采用速度前馈控制系统响应更快;采用对应变模糊PID位移控制器控制策略,非对称缸换向跟踪期望位移的精度更高。     

基于电液伺服系统的多绳缠绕式提升机浮动天轮主动调绳性能研究

在多绳缠绕式超深矿井提升机运行过程中,采用基于电液伺服系统的浮动天轮主动调绳装置,调节钢丝绳的张力。根据浮动天轮主动调绳装置的结构和原理建立阀控缸液压伺服系统的数学模型,设计了电液伺服系统的模糊自适应PID控制器,提出了一种基于模糊自适应PID控制的电液伺服系统实现浮动天轮主动调绳的控制方法,并建立了相应的数字仿真模型,以不同扰动频率的正弦函数输入模拟钢丝绳的振动,分析了液压缸的动态特性。仿真结果证明了采用模糊自适应PID控制方法的电液伺服系统浮动天轮主动调绳装置的有效性。