全液压矫直机液压伺服非线性系统稳定性研究

全液压矫直机具有矫直力大,辊缝位置精度高,系统响应速度快,自动化水平高的特点,广泛应用于中厚板轧钢生产线。液压伺服系统采用了阀控缸的方法,在矫直机液压缸大行程运行时非对称阀的开口量很大,四缸之间具有一定的位置关系,此时系统是复杂的耦合非线性系统。运用李亚普诺夫第二方法证明了该液压伺服非线性系统是稳定的,通过AMEsim仿真和从现场采集到的的实验数据验证了系统非线性时的稳定性,说明全液压矫直机采用非对称阀控非对称缸是合理的,同时也为今后在其他领域验证非线性系统的稳定性提供了有力的理论依据。     

非对称阀控非对称缸系统仿真与优化研究

文章建立非对称阀控非对称缸系统数学模型,针对较大弹性冲击载荷的工况构造仿真框图,并对支重轮试验台的阀控缸系统进行仿真验证。通过与台架试验效果比较,证明所建仿真模型能较准确地指导此类阀控缸系统的优化设计。     

阀控非对称缸液压系统建模研究

考虑了阀控非对称缸液压系统中阀与缸之间采用软管连接的情况,构建了系统方程,推导了活塞杆在两个方向,活塞杆伸出和活塞杆缩回时的两个传递函数,分析了两个方向的增益与固有频率,采用了SimHydraulics实物仿真,仿真结果验证了对传递函数的理论分析.     

液压四足机器人髋关节的鲁棒自适应动态面控制

液压四足机器人髋关节由伺服阀控缸系统构成,是机械腿的关键组成部分.它的控制性能直接影响着机械腿甚至机器人的运动控制精度.因为髋关节工作情况的复杂性和阀控缸系统自身的非线性,使得传统控制算法无法满足机器人运动性能指标的要求.由此,本文对液压四足机器人髋关节伺服阀控缸系统的控制方法进行了研究.首先通过对髋关节工作条件的分析完成了伺服阀控缸的数学建模,然后基于鲁棒自适应动态面的控制算法设计了伺服阀控缸系统的控制器,并从李雅普诺夫稳定判据的角度证明了系统的稳定性.最后通过Matlab与AMESim的联合仿真,对鲁棒自适应动态面与传统PID及普通动态面的控制效果做出对比,证明了所研究算法的有效性.      

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.     

液压系统的压力–速度复合控制策略

以由比例溢流阀与比例调速阀控制的阀控缸系统为研究对象，建立液压系统动力学模型；基于LuGre模型对推进液压缸摩擦力进行补偿；建立鬃毛观测器对阀芯运动特性进行估计并通过Lyapunov第一法证明观测器的稳定性；将液压系统的不确定性和外负载干扰进行整合，并选取自适应率进行估计；基于反步积分自适应控制算法，提出了一种压力-速度复合控制策略并对其稳定性进行验证。以液压缸速度控制为基础，将压力误差引入速度期望，实现阀控缸系统的压力-流量复合控制。建立AMESimMatlab阀控缸系统联合仿真平台来对压力-速度复合控制策略性能进行分析。仿真结果表明：压力-速度复合控制器在阀控缸系统速度调节、突变负载以及负载扰动等工况下均具有良好的控制性能；比例溢流阀溢流量的控制有效减小了系统压力的波动和超调；改变压力误差占比可有效改变地层突变时的压力、速度误差分配，在实际工程中，可根据需要通过改变压力误差占比来对复合控制的误差进行分配。     

非零开口的阀控非对称缸系统不变性补偿控制

针对比例控非对称缸正反方向运动响应不一致的问题,建立了非零开口的阀控非对称缸系统的线性负载流量模型,根据数学模型分析了系统的负载流量特性,定义了非对称系统的基本状态,并将其设为非对称系统的不变结构.提出了融合负载、结构、非对称叠合量等影响因素的不变性补偿控制方法,将系统的任意非对称状态通过不变性补偿控制等价于基本状态,使得非对称系统得到对称的负载流量特性.实验结果表明:通过不变性补偿控制,比例阀控非对称缸系统在阀线性区域,非对称系统负载压力不超过泵压的1/2时,负载流量与基本状态时的负载流量误差不超过11%;非对称系统在基于不变性补偿的基础上,采用统一的比例-积分-微分(PID)控制器,使得正反向运动响应能达到基本一致.     

基于小脑模型神经网络的对称阀控非对称缸复合控制方法

针对对称阀控非对称缸系统的不对称性和非线性,为了提高系统控制精度,分析了该系统的工作特性,提出了基于小脑模型神经网络(CMAC)的控制策略,设计了CMAC复合控制器;为验证CMAC复合控制器的有效性,进行了实验研究,并与普通的PID控制器进行比较.实验表明,基于CMAC的复合控制方法无须精确获取系统数学模型和负载状态,适合于对称阀控非对称缸系统的实时控制.     

挖掘机器人阀控缸系统RBF神经网络参数辨识

为提高液压挖掘机器人工作装置轨迹规划控制精度,减小按照理想模型进行控制的阀控缸系统存在的控制误差,获得更接近实际状况的阀控缸系统控制模型,采用RBF神经网络方法,建立含阀控缸系统待辨识参数及Jacobian信息的线性方程组.以挖掘机斗杆油缸为研究对象,经实验获得油缸进回油压力、斗杆倾角参数,辨识出阀控缸模型中阀的增益系数kq、体积模量Eoil和内泄漏系数Cli.最后通过对阀控缸系统进行力控制实验对比研究,验证了采用辨识参数的系统模型控制精度较好,有很强的鲁棒性.     

基于AMESim和Matlab/Simulink联合仿真的模糊PID控制气动伺服系统研究

在AMESim中建立气动伺服阀控非对称缸的系统模型。以S函数的形式导入到Simulink中的模糊PID控制系统模型中,进行AMESim和Matlab/Simulink联合仿真研究。与无PID控制的同一系统的AMESim仿真结果进行对比分析,模糊PID控制改善气动伺服系统的响应性能。     

四通阀控非对称液压缸传递函数的分析和建立

目前国内还未见针对四通阀控非对称液压缸传递函数的详细推导和研究,这就影响了采用此种动力元件的液压伺服系统动态性能的分析研究.针对上述情况,引入了液压缸负载流量等效面积Ap、液压缸负载压力等效面积Ac等参数,使负载流量qL和负载压降pL的定义既简单,又不失准确性,在此基础上,对四通阀控非对称液压缸的传递函数进行了深入的推导和分析.     

非对称阀控制非对称缸的动态特性

非对称阀控制非对称缸常见于液压伺服系统中,其主要动态性能参数和流量增益、流量－压力系统对该类系统的动态性能能有重要的影响,当使用非对称阀控制非对称液压时,阀的开度以及面积梯度的变化直接影响流量增益和流量－压力系数,为此,重点讨论了诸参数间的理论关系,这也是选择和设计此类系统的依据。     

蓄能器动态特性测试方法的研究

本文对隔离气压式蓄能器频率特性测试方法进行了研究.针对不同的测试指标,提出了不同的测试方法.一种是阀控液压缸驱动加振液压缸的测试装置,该试验台既能测导纳或阻抗,也能测压力传递函数.另一种是伺服阀直接激励试验装置,该试验台专门用于压力传递函数测试,试验装置、试验方法都较简单.两种测试方法所得结果与理论值基本吻合.     

模糊耦合滑模的掘锚支机器人位置同步控制

针对掘锚支机器人四缸同步平台存在的非线性、耦合作用及滞后问题,提出一种基于模糊相邻交叉耦合改进型滑模的位置同步控制方法,利用系统辨识获得阀控缸传递函数,采用模糊控制实时在线计算耦合系数,通过最速跟踪微分器柔化调节过程.仿真实验表明,改进型滑模控制相对于传统滑模控制,能有效减弱抖振,提高系统稳定性,且模糊相邻交叉耦合滑模...     

与输出变量相关的非线性三阶系统运动行为

对三通阀控制液压缸的研究,主要采用传递函数来建立其数学模型。这种方法将稳定性局限于工作点附近,且不适合用于讨论全工作范围内的系统稳定性,以及系统结构参数变化对系统带来的影响。为了突出液压缸容腔中油液体积变化对系统非线性的影响,这里采用将阀口流量方程表达成增量形式,利用流量连续性方程和液压缸负载动力学方程,建立了适合于全工作范围的阀控缸系统数学模型;并以此建立了与输出变量相关的三阶非线性微分方程。借助状态空间表达式的方法,对方程进行研究,讨论了方程的李亚谱若夫意义稳定性;并侧重讨论了系统输出量运动行为中的极限环和初值敏感行为。结果表明:液压缸容积随位移这一输出量变化是导致阀控缸系统非线性重要因素;并在各阶微分系数中均有体现;在平衡点附近,微小的初始值变动会使系统运动行为产生较大变化;方程系数取值在某些特定的范围时,系统运动行为呈现出极限环;最后,确定出方程稳定的系数取值区域。     

阀控非对称缸主动式伺服加载系统的数学模型

建立了阀控非对称缸主动伺服加载系统地数学模型,对的参数做了理论计算和实际测试;然后进行了仿真,并与实际测试结果进行了比较,结果表明本文的分析是正确的。     

出口节流调速非对称气缸的爬行判别式

为了克服气缸低速运动时出现爬行现象对气缸运动平稳性的影响,建立了基于出口节流调速的非对称气缸系统的运动模型,并对模型进行了量纲一化处理,给出气缸发生爬行现象时的判别式,在不同的负载质量和运动速度下对气缸进行爬行实验,通过实验对提出的判别式进行了验证. 实验结果表明,使用该判别式能够直接根据工况参数正确预测气缸是否出现爬行现象.     

凿岩钻臂模糊PID控制的研究

就凿岩钻臂的自动定位系统进行了研究.针对比例阀阀控非对称缸位置系统存在的响应较慢、时变严重等特点,提出了模糊自适应整定PID(Proportional-Integral-Differential)的控制策略,仿真结果表明,这种方法具有结构简单、实时性好、对参数的扰动具有较强的鲁棒性等优点,可以实现钻臂的精确定位.