【硕士论文】重载夹持装置液压同步驱动系统的建模及内模控制研究.pdf

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1、摘要液压系统的同步驱动与负载均衡问题是重载夹持装置研究领域的热点与难点之一。本论文针对250t锻造操作机夹钳旋转机构液压驱动系统进行分析和建模，并研究基于内模控制和压力反馈补偿的多液压马达同步驱动与负载均衡控制问题，主要研究内容如下：(1)分析重载夹持装置液压同步驱动与负载均衡的基本要求，提出并设计夹钳旋转机构液压同步驱动系统，计算了液压系统的主要参数并确定主要液压元件的型号。(2)利用功率键合图建立了插装式电液比例节流阀非线性数学模型。根据实验数据利用最小二乘法辨识了该数学模型中的未知参数并验证了模型的准确性。

2、(3)利用功率键合图建立了液压马达的数学模型。通过实验辨识得到了马达摩擦力矩表达式中的待定参数，从而得到了更接近实际的重载夹持装置液压传动系统模型。(4)将同步驱动控制系统的非仿射非线性模型对系统输入信号在k—l时刻利用Taylor级数展开，得到系统的拟仿射形式，根据拟仿射模型设计非线性内模控制器。仿真结果表明，所设计的内模控制器性能良好，对干扰具有很强的鲁棒性。(5)提出了同步加补偿的多系统同步控制策略。将两个驱动马达的压力差值经PID控制形式计算后作为其中一个系统的补偿控制信号。仿真结果表明，基于内模控制和压

3、力反馈补偿的同步控制系统性能良好，能够满足系统同步驱动及负载均衡的要求。关键词多马达同步驱动，负载均衡，功率键合图，内模控制，压力反馈补偿ABSTRACTSynchronizationdrivingwithloadbalancingofhydraulicsystemisoneofhotspotsanddifficultproblemsforheavy—dutygrippingdevices．Thehydraulicdrivingsystemofgripperrotationalmechanismof250tfor

4、gingmanipulatorsisanalyzedinthisthesis．Afterthemodelofthedrivingsystemisbuilt，thesynchronizationdrivingandloadbalancingofmulti—hydraulicmotorsareanalyzedbasedoninternalmodelcontrol(IMC)andpressurefeedbackcompensation．Themainstudiesareasfollows：(1)Thehydraulic

5、drivingsystemofgripperrotationalmechanismisproposedanddesignedbasedonthebasicrequirementsofsynchronizationdrivingandloadbalancingofheavy-dutygrippingdevices．Then，theparametersofthehydraulicsystemandthetypesofmajorhydrauliccomponentsaredetermined．(2)Thenonline

6、armodelofcartridgeelectro-hydraulicproportionalcontrolvalveisbuiltbyusingpowerbondgraph．Accordingtoexperimentaldata，theunknownparametersofthisnonlinearmodelareidentifiedbyusingleast—squaresmethodandtheaccuracyofthemodelisproven．(3)Themathematicmodelofthehydra

7、ulicmotorsystemisbuiltbyusingpowerbondgraph．Accordingtotheexperimentaldata，thefrictiontorquemodelofthemotorsisobtained．Thus，amorepracticalmodelofthehydraulicmotordrivingsystemisavailable．(4)Aquasi—affinemodelofthehydraulicmotordrivingsystemisobtainedbytakingT

8、aylorexpansionwithrespecttothecontrolinputattimek一1forthenonaffinenonlinearhydraulicmotordrivingsystem．Then，thenonlinearIMCisdesigned．SimulationstudiesshowthattheIMChasgoodrobustnesstodis