电液伺服系统的数字控制技术研究

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1、北京交通太学硕士论文第一章绪论1．1课题来源及意义睫着控菲9理论和计算机技术的发艘，集液压技术、计算橇技术、控制理论于一体的电液伺服系统已在自控化领域中占有熏要位置。电液伺服系统的数字控制由于其高精度、灵活的控制方式和良好的人机操作界面，逐步取代了模拟控制技术。当前，众多的电液伺服系统需要由模拟控制囱数字控制过渡，闻时，新建的基于电液伺服系统的设备都要采用数字控制技术。本文正是在这样的背景下，对阀控非对称缸这种最常见的电液伺服系统的数字控制和补偿方法开展豹基础研究。因我确定系统盼模型，对系统做有效的补偿，明确系统的一些参数对系统性能的影

2、晌对下⋯步研究工作至关重要。在液压控制系统的著作中，对网边滑阀对称液压缸(或液压马达)伺缀系统己有详尽分柝和论述，僵关于四边滑阕不对称液压缸伺服系统的论述却较少见。非对称液压缸占用空间小、制造简单，所以这种系统在实践中有许多应用，例如利用升降台做伺服运动的液压仿型铣床“1、疲劳试验税溺、道路模拟祝雕“、多自由度转台豫嘲等，因此对瓣控非对称缸系统进行分析研究，找出它与四边滑阀对称液压缸系统的异同，是很有必要的。本文瓣采用嚣对髂液压缸的电波伺服系统进行了详尽的理论分析和仿真研究，描述了系统的静态特性和动态特性，分析了非对称液压缸液压系统产生

3、静差原因。对于电液伺服系统，由于多种因素的影响，系统的精确数学模型不易建立，并且系统的负载参数氇会发生交纯，克I之非线性因素，躺析建模存在羞一些误差，而精确的数学模型是进行先进控制的基础。因此采用系统辨识理论对阀控非对称缸系统进行辨识是深入研究的基础，本文分别进北京燮通大学硕士论文第一章绪论行了解析建模和辨识建模，通过钫真结果和实际响应韭fI线此较，辨识结果比较精确。针对{}对称缸惹统的正、反向动特性差异与换向时压力突变，理论分析了篷力反馈对系统性能补偿效采，在试验台上实现了非对称缸的压力反馈校正，有效提高了系统的阻尼比。本课题研究采用

4、现有设备，究分利用计算机控制的优越性，不仅是对阀控非对称缸的深入综合研究，也是对控制理论在实际系统中应用的实践。并且，此系统的调试成功，对利用其拓展其他相关研究和试验提供了有嗣的基础。1．2电液伺服控制技术的发展历史与研究现状电液伺服控制技术最先产生于美国的MIT，后因其响成快、精度高，很快在工业界得到了普及，“工业液压技术在全球经济中稳步发展，其应用没有边界””3。电液伺服系统是一种以液压动力元件作为执行机构，根据负反馈原理，使系统的输冰跟踪给定信譬的控肯l系统。它不仅毙自动、准确、快速地复现输入信号的变化规律，而且可对输入量进行变换

5、与放大。作为控售l领域的一个重要研究对象，电液伺服系统的设计理论和方法一直受到控制学科的指导和启发，经历了从线性到非线性控制的发展历程。自从20世纪50年代麻省理工学院开始研究电液伺服系统的控制至以后的几十年中，电液伺服控带0设计基本上是采用基于工作点附近的增量线性纯模型对系统进行综合与分析。PID控制也因其控翻律筒单和易于理解，受到工程赛的普遍欢违。然箍，随着人们对控制品质要求的不断提高，电液伺服系统中PID控翎的地位发生了动摇。这主要是由电液伺服系统的特性所决定的聃1，首先，电液伺服系统是一个严重不确定非线性系统阳1，环境和任务复杂

6、，普遍存在参数变化外干扰和交叉耦合干扰；其次，电液伺服系统对频带和跟踪精度都有很高的要求，如航空航天领域的系统频宽可达lOOHz，已接近甚至超过液压动力机构的固有频率；另夕}，在高糟度快速跟踪条件下，电波饲服系统孛的非线性作用已不容IE京交通大学硕士论文第一章绪论与活塞面积匹配，从而补偿正反向的速度不等和换向瞬间的压力跃变。非对称阀控制系统在工程应用上喜捌蛩莩畿韦叁萋囊i蠢纠刍壕豫嗡咧g≤世刊嵝理懑嵫壤盈邋雾争嗣奠萝i：=：妻囊垂篓鬟霎冀霪霪鎏薹麓塞藿羹ji篓翼羹誊二__=0≤善妻学惭篁笺淄然黼嘲窜型：囊攀三蔓薹萋萋霪爹≯_j一■j善≥

7、妻■荤囊妻鋈荔甓二_垂蓄垂霎誊面o≤弦9)(2一lo)(2-11)“。。一一平均活塞面积，m2，如：华：端；(2-1=端；(2-tz)蒜蒜"x北京交通大学_醪{士论文第一幸绪论程实际来看，用非对称阀擦制非对称缸耍求非对称阀与非对称缸严格匹配，然而由于加工工艺的限制非对称阀与非对称缸不可能究全匹配，这就决定了此种毒I偿方法具饪耗资大、加j：精度要求箍豆不一定满足控制要求等缺点；编傻输入法在实际工程应雳中不甚方便和适用，且对换向时的压力跃变并没有提出解决方法，故不能消除魇力越变：压力反馈参数补偿和动态补偿法从文献综述来看仅仅楚理论上的论述帮

8、分析丽悉，还未有实际兹具体应爰实例，同时对换向时的压力跃交也没有明显的改善。1。4课题的提出及论文的主要工作从以上阀控缸系统的发展及非对称缸的研究现状来看，阀控缸系统还存在许多缺陷，许多解决方案还只是停留在