电液伺服振动台复合控制研究

本文对电液伺服振动台的控制系统进行了深入研究。探讨在反馈控制的基础上控制量中引入作用信号、负载扰动及其导数而构成的复合控制。并从工程观点讨论了物理可实现性。结果表明,在不损害系统稳定性的前提下,可将系统无差度提到三阶,提高了作用信号复现精度,减少了加速度波形失真,并能有效补偿负载扰动引起的瞬态及稳态误差。     

单向地震模拟振动台的设计

为了深入了解自行组装模式下地震模拟振动台的性能,基于地震模拟振动台的组成及工作原理,提出了振动方向、驱动方式、台面尺寸及控制模式等方面振动台参数的设计与分析方法,阐述了系统的动态性能分析以及组成部件参数的优化过程.东南大学自行组装的振动台系统参数设定为单水平向,电液伺服驱动,钢焊结构台面,台面尺寸6m×4m,最大承载模型重30t,最大加速度1.5g,最大速度600cm/s,最大行程±250mm,最大激振力±1 000kN,频率范围0.1~50Hz。在空荷载和钢架模型荷载情况下,利用EL-Centro地震波、Taft地震和Kobe地震波在压缩比为1∶1,1∶2,1∶3,1∶4的情况下进行地震模拟试验,波形相干系数均大于0.75.试验结果表明,这种组装振动台的波形失真小,动态性能稳定,可以满足大部分抗震试验的需要.     

电液伺服随机振动控制系统非线性建模与仿真

为准确再现5~500 Hz频宽范围参考加速度功率谱密度,针对电液伺服随机振动控制系统,建立了其非线性数学模型.考虑压力流量特性和伺服阀控制死区的影响,状态依赖Riccati方程技术被引入来获得系统变增益状态反馈,拓展了系统频宽;同时结合功率谱密度均衡方法,在频域上对输入信号进行了修正.通过Simulink仿真分析可知,功率谱密度稳定波动范围在±1 dB以内.      

一种PWM式电液伺服放大器的设计

针对SF-160型液压泵站中的动圈式电液伺服阀SV-10,设计了一种双极性脉宽调制(PWM)式伺服放大器,接收模拟控制信号,输出幅值为±10 V的双极性PWM驱动信号,以控制SV-10的开度(流量).在此介绍了电液伺服控制系统的组成,对伺服放大器中的三角波发生器、PWM调制原理和功率放大级电路进行了详细说明,并分析了伺服阀对PWM信号的频率响应特性.     

板带轧机液压压下-垂直振动特性研究

考虑板带轧机垂直振动对液压压下系统中四通伺服电磁阀非线性流量的影响,推导出非线性流量变化下的液压缸的非对称分段弹簧力,并建立了板带轧机液压压下-垂直振动动力学方程.运用平均法求解出该轧机振动系统的幅频响应方程,并利用奇异性理论求解了轧机在动态轧制过程的分岔特性,得到4组不同的转迁集及其对应的分岔图,分析了开折参数对轧机分岔特性的影响.最后以实际轧机参数为例,通过仿真发现系统幅频曲线在分段处出现拐弯特性,调整伺服阀响应时间可降低系统振幅不稳定频率区域,通过调整外激励幅值与阻尼比等参数可有效改善系统共振情况,为进一步抑制轧机辊系振动提供理论参考.     

模型跟随自适应控制在电液伺服板簧试验机中的应用

通过对电液伺服板簧试验机系统进行理论分析和试验研究,采用新的模型跟随自适应控制方法,有效地解决了电液伺服板簧试验机中波形严重失真,难以使用和试验加载频带低的问题,使加载频带从０．１￣３Ｈｚ提高到０￣２０Ｈｚ。     

大型单轴离心振动台的复合控制策略

针对离心振动台中轻柔基础与上平台间的动态耦合及各非线性因素使系统性能恶化的问题,在传统伺服控制策略的基础上提出了一种复合控制策略。根据耦合等效模型设计几何解耦控制器,以消除轻柔基础与上平台间的动态耦合;综合考虑各非线性因素对系统性能的影响,提出了基于鲁棒控制的反馈控制器和基于两自由度控制的前馈控制器来保证系统的稳定性和控制精度;引入负载干扰力补偿控制器,以减小负载动态特性变化对系统性能的影响。仿真结果表明,经前馈、反馈校正和几何解耦后,离心振动台的频宽已提高至250Hz,完全满足伺服控制策略的频宽要求。经负载干扰力补偿后,在负载特性剧烈下降阶段位置闭环的超调量和调整时间已减少至未采用补偿的50%,且在负载特性随机波动阶段位置闭环的波形失真也得到了显著改善。     

VXI总线电液伺服阀动态特性测试系统误差分析

分析了基于VXI总线组建的电液伺服阀动态特性测试系统的误差来源,指出了VXI总线测试系统的高速、精确中断采集功能,提高了系统的测试精度,并减少了误差.液压测试系统的误差对于线性较好的电液伺服阀动态特性测试误差较小,对于非线性较强的阀动态特性测试误差较大,采用VXI总线系统减少了测试误差.液压系统和VXI测试系统在采用非线性检测理论下可以分析电液伺服阀的非线性,是分析研究电液伺服阀非线性的实验平台.图6,参11.     

基于动力学耦合模型的超冗余振动台解耦控制

超冗余振动台在带负载工作时,由于负载的偏心,其动力学模型中的质量矩阵为非对角矩阵,各个自由度之间出现动力学耦合现象.文中通过建立液压系统的非线性模型和基于空间力系分析的动力学耦合模型,得到了整体动力学仿真模型;根据动力学耦合模型引入耦合力观测器,经过雅可比矩阵变换,将耦合力分解到各液压作动器上,视耦合力为液压系统的干扰力进行控制.在对液压系统线性化分析的基础上,确定了干扰力的顺馈补偿控制策略.仿真结果表明:该解耦控制策略可以有效减小各自由度之间的耦合,实现对超冗余振动台的解耦控制.     

一种研究管道对电液伺服系统动态性能影响的综合分析法

以分布参数法研究管道动态特性对液压控制系统性能的影响,将连接管道对系统的影响归入伺服阀线性化流量方程中,提出了处理电液控制系统中连接管道的一和中综合分析法,大大简化了控制系统的动态数学模型,为进一步分析含有连接管道的液压控制系统提供了更为科学的理论基础。     

集成式电液制动系统建模与压力控制方法研究

以集成式电液制动系统（integrated electro-hydraulic brake,I-EHB）为研究对象,建立了其机械、液压子系统的数学模型,得到了系统的5阶非线性状态方程.在I-EHB系统处于不同压力下的平衡状态的方程进行线性化处理,得到系统的传递函数,并利用AMESim软件验证了传递函数的正确性.设计了基于PID控制的位置-压力串级控制器,伺服主缸活塞处于死区行程内,采取以补偿孔位置为活塞运动目标的位置反馈控制;超过死区行程后,采用以伺服主缸目标压力跟随为控制目标的压力反馈控制.将伺服主缸压力响应时间和超调量分别控制在80 ms,6%内,有效提高I-EHB系统的制动安全性和舒适性.      

挖掘机器人工作轨迹跟踪智能控制

针对挖掘机器人工作装置及其液压驱动系统模型非线性强的特点，研制出一个基于知识的、多模式综合的轨迹跟踪控制系统。该系统具有“砰－砰控制”、维持控制、非线性死区补偿控制和模糊PID参数自适应控制等模式。根据工作轨迹跟踪误差和误差变化率的反馈，系统会基于知识，智能地选用或换用合适的控制模式，实现平稳和高精度的轨迹跟踪控制。为了提高液压执行器的性能，采用负荷传感负流量控制策略提高先导电液比例阀的操作性能，并结合液压泵的交叉功率传感控制减少液压能耗。     

电液流量匹配控制系统特性仿真分析

对比分析了传统负载敏感液压系统与电液流量匹配控制系统的结构及控制特点,建立电液流量匹配控制系统AMEsim仿真模型及系统控制器,采用AMEsim与Matlab/Simulink联合仿真,进行系统特性研究.分析结果表明,电液流量匹配控制系统在流量饱和状态下能够实现与外部负载无关的流量分配,保证执行器复合动作的协调性;与传统LUDV负载敏感系统相比,避免了泵与最大负载之间的预设固定压差,提高系统的节能性;不需变量泵控制机构与最大负载压力反馈回路,简化液压系统结构,改善系统动态响应特性.     

增强舵机伺服控制稳定性的激励信号分析

本文以激励信号稳定法来消除液压舵机伺服控制系统的不稳定问题,并推导出适当激励信号（Dither）的波形、振幅与频率。由分析结果知,与方形波激励信号的相对应的增益为常数,故最适合对启动量问题的消除,模拟结果也证实了适当的激励信号可改善液压伺服控制系统的频带宽度。     

车辆非线性悬挂系统的随机响应研究

建立了两自由度变刚度钢板弹簧非线性悬挂系统的振动模型，用统计线性化方法进行了随机响应计算。为验证本模型的合理性，在德国申克公司的电液伺服加载激振系统上对SY110后悬挂系统(变刚度板簧)进行了模拟振动实验。并将实测结果与计算结果做了比较，从比较结果来看，用模拟计算值与实测值基本吻合。计算结果表明：随着路面不平度及车速的提高而增加，车身加速度均方根对阻尼有极小值存在：车身加速度均方根值随着路面不平度及车速的增加而增加。     

多阀同步振动台解耦控制的研究

为获得高频大推力电液振动台，本文提出构建双自由度转阀并联一滑阀的多阀同步振动台，通过转阀结构大幅提高激振频率，建立系统非线性模型，解耦分析频率、转阀与滑阀开口对振幅的联合控制，提高液压缸活塞位移最大值。进而提高振动台输出力。搭建实验平台，分析实际位移波形验证理论分析的准确性。研究结果表明：理论分析与实验结果一致，即可获得较高的激振频率和较大输出力。     

连续回转电液伺服马达Pol-Ind摩擦模型辨识

针对影响连续回转电液伺服马达系统低速性能的摩擦干扰问题,提出一种新型的Pol-Ind摩擦模型.利用连续回转电液伺服马达实验台采集马达的进出口油液压差和角速度值,采用改进粒子群优化算法对所建立的摩擦模型进行参数辨识,获得了精确的摩擦力矩数学模型.通过仿真实验与LuGre摩擦模型进行比较,结果表明应用Pol-Ind摩擦模型的系统具有更小的稳态误差和相位误差,说明Pol-Ind摩擦模型更适合于连续回转马达电液伺服系统,为系统摩擦干扰控制补偿器设计奠定了基础.     

阀控非对称缸系统鲁棒反馈线性化控制

针对阀控非对称缸液压系统存在不确定性和干扰问题,提出综合滑模变结构控制与反馈线性化控制的鲁棒反馈线性化控制策略.利用反馈线性化控制提高非线性系统控制精度,利用变结构控制补偿外界干扰与系统不确定性,并采用边界层法减少滑模变结构控制可能导致系统高频抖动.针对位移信号直接微分得到的加速度信号存在高频噪声问题,提出利用改进二阶滑模算法抑制干扰的影响.通过建立统一的阀控非对称缸液压伺服系统非线性数学模型,以时变负载力扰动为例对系统的动态特性进行了研究,结果表明:鲁棒反馈线性化策略能有效抑制外界的干扰和负载力扰动对液压位置追踪精度的影响,提高了液压控制系统的精度和鲁棒性.     

起重机泵阀协同复合控制液压系统能效特性分析

建立以电子压力补偿原理为基础的起重机泵阀协同复合控制液压系统.首先,对起重机典型负载原理进行分析,提出一种以手柄开度信号为阈值的多模式控制策略,即在快速运动模式中采用主阀阀口全开,通过控制电液比例泵斜盘摆角控制进入执行器流量,在微动模式中实时控制主阀阀口开度及电液比例泵斜盘摆角,通过阀芯位置、压力的闭环控制实现流量精准...     

电液自激振荡系统的研究

本文提出了一种运用自激振荡原理设计液压振动系统的新方法。这种系统不仅振荡幅值、频率是稳定的,而且调频、调幅容易。此外,与一般的电液伺服振动系统相比,它具有振动频带宽、耗能少、抗污染性好、不需信号输入装置等优点。实验证明,这种设计方法是简单、可行的。