国家自然科学基金(51075359)
- 作品数：8 被引量：49H指数：5
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- 基于液压无源性理论的电液系统非线性鲁棒控制方法被引量：7
- 2015年
- 考虑电液系统的强非线性特点,提出了一种基于液压无源性理论的非线性鲁棒控制方法。该控制方法利用跟踪误差的滑模与液压无源性理论中的压力误差储能函数构建Lyapunov函数,backstepping逆向递推过程分解为位置跟踪与压力跟踪两个环节,为了化解电液系统中两个控制容腔的压力内动态所造成的冗余自由度难题,提出了基于稳态工作点的期望压力分配策略,从而推导出非线性鲁棒控制律。在样机系统上的实验结果表明,被试电液系统在跟踪0.2~20 mm/s速度范围内指令轨迹时跟踪误差的均方根均在5μm以内,基于液压无源性的非线性鲁棒控制方法实现了良好的跟踪性能与性能鲁棒性。
- 熊义魏建华胡波冯瑞琳
- 关键词：电液系统非线性鲁棒控制
- 伺服比例阀的非线性建模与实验验证被引量：15
- 2014年
- 针对伺服比例阀中存在的多种非线性因素,提出包含滞环、磁饱和、时变参数、摩擦、液动力等特征在内的阀整体模型.基于非线性电路原理,建立比例电磁铁的集中参数模型.在多个不同固定气隙下进行电磁铁的阶跃电压动态测试,获取一系列磁化特性曲线,通过曲线拟合和数据插值等方法建立电感、电磁力增益和耗散电阻等电磁铁关键参数的非线性函数式.根据动力学方程建立阀体机械运动部件的模型,采用直接测量和间接估算相结合的方法确定各项参数值.通过实验获取恒定压差下稳态液动力与阀芯开度的关系曲线,并提供拟合后的数学表达式.为验证伺服比例阀综合模型的准确性,设计开环和闭环2种测试方法.开环时直接给电磁铁施加恒定电压,并采集电流与阀芯位移的阶跃响应曲线;闭环时通过阀芯位置PID控制器,分别测试空载与加载时的阀芯动态响应特性.仿真和实验结果表明,仿真模型在同样的参数和测试条件下获得与实验相吻合的响应曲线,验证模型的有效性,为后续针对伺服比例阀的控制器开发和故障诊断等工作提供有效的工具.
- 方锦辉孔晓武魏建华
- 关键词：伺服比例阀磁滞模型比例电磁铁电液控制
- 粉末成形液压机自适应鲁棒运动控制被引量：7
- 2015年
- 在粉末冶金零件成形生产中,压坯产品的质量取决于粉末成形工艺的完成度,这依赖于成形液压机的运动控制性能。然而控制粉末成形液压机运动的电液系统是一种具有参数不确定性的非线性系统,且整个运动控制系统在粉末致密化加压成形过程中还受到了负载压制力的强非线性干扰。针对以上难题,研究中建立了负载压制力的非线性模型,将其与电液系统的动力学模型相结合,基于此包含负载动力学的控制设计模型利用自适应鲁棒控制理论设计了粉末成形液压机的压制运动控制器。理论上,该控制器保证了鲁棒瞬态性能和稳态跟踪精度。实验结果表明,所设计的电液控制器可以实现对铁基粉末成形圆柱体压坯单向变速压制工艺压制运动曲线的精确跟踪控制,并表现出良好的控制性能。
- 冯瑞琳魏建华
- 关键词：运动控制自适应鲁棒控制
- 基于扰动观测器的电液系统压力控制被引量：8
- 2017年
- 针对采用流量阀作为控制元件的电液系统,设计一种基于扰动观测器的非线性鲁棒压力控制器。在该系统中,压力控制性能受到负载流量的不利影响。研究中负载流量被分成时变的未知负载流量与可以建模的泄漏流量2个部分:前者是干扰压力控制的主要因素,为此在建立系统动力学模型的基础上设计非线性扰动观测器以估计未知负载流量;应对后者的方法则是首先建立其解析模型,然后在控制器中对其进行模型补偿。基于上述两点并考虑系统动力学的非线性特性,采用滑模控制技术综合系统压力的非线性鲁棒控制器。实验结果表明:所设计控制器在存在负载流量干扰的情况下实现精确且迅速的压力跟踪控制,表现出良好的性能鲁棒性。
- 熊义魏建华冯瑞琳张强
- 关键词：扰动观测器压力控制滑模控制电液系统
- 压力跟踪阀建模、仿真与试验研究被引量：5
- 2012年
- 在应用减振技术的大型液压装备中常常需要实现弹性元件内压力对执行器内压力的跟踪,以保证弹性元件与执行器接通时系统的平稳.为了简易、安全并可靠的实现这一功能,设计了一种压力跟踪阀,建立相应的数学模型及AMESim仿真模型.对阀的反馈环节进行分析并考察阀芯作用面积、阀口开度和阻尼器阻尼对阀动、静态特性的影响.当阀芯直径为16mm、阻尼孔直径为1mm且为零开口阀时,压力跟踪阀具有较好的动、静态特性.搭建相关试验台进行试验验证,结果表明:压力跟踪阀可以较好地实现压力跟踪功能,压力跟踪误差可控制在0.1MPa左右且压力跟踪稳定.应用了压力跟踪阀的系统可以有效的实现弹性元件与执行器之间的平稳切换.
- 杜恒魏建华冯瑞琳
- 关键词：数学建模液压仿真
- 采用软溢流模糊PID控制器的液压垫压边力控制被引量：2
- 2017年
- 鉴于比例溢流阀控式液压垫在冲压成形过程中存在压力超调大及调节时间长的问题,提出一种基于开/闭环切换的软溢流PID(SPID)控制器.该SPID控制器能够在保证稳态精度的前提下,显著减小压力超调并且缩短压力调节时间.考虑到电液控制系统固有的强非线性特点,以及不同压力指令和冲压速度对液压垫的压力响应带来的显著影响,提出一种软溢流模糊PID(SFPID)控制器.SFPID控制器在SPID控制器的基础上引入模糊控制器对控制参数进行在线调整,从而保证液压垫在不同的压力指令和冲压速度下都具有良好的动静态响应.仿真和实验结果都证明了SFPID控制器在液压垫压边力控制方面的有效性.
- 张强魏建华时文卓
- 关键词：压边力控制比例溢流阀
- 基于级联控制器的液压机位移/压力复合控制被引量：3
- 2017年
- 针对液压机的电液系统控制难题,提出非线性级联控制器,对液压机在慢速加压阶段的位移、压力进行复合控制.为了克服系统参数不确定性对压力控制带来的显著影响,该非线性级联控制器的压力控制环采用扰动观测器对油液体积弹性模量、伺服比例阀流量增益、液压缸泄漏系数等参数的不确定性所产生的集中扰动进行在线估计及补偿,利用无源性定理证明了压力控制环的稳定性;考虑到系统参数不确定性及各种外干扰对滑块位移控制带来的不利影响,该非线性级联控制器的位移控制环基于滑模控制而设计;位移控制和压力控制的切换取决于当前位移.实验结果表明,该非线性级联控制器能够使得液压机在慢速加压阶段实现高精度、平稳的位移控制及压力控制,可以实现这两者之间的平稳切换.
- 郭凡魏建华张强熊义
- 关键词：液压机压力控制扰动观测器滑模控制
- 基于全局任务坐标系的二轴电液系统轮廓控制被引量：3
- 2015年
- 将基于正交全局任务坐标系(GTCF)的非线性自适应鲁棒控制(ARC)方法扩展应用于二轴电液系统的轮廓运动控制,以解决精确轮廓控制的难题.构造二轴电液系统在笛卡尔坐标系下的非线性动力学模型,并将该模型坐标变换于正交全局任务坐标系中.针对此变换后得到的强耦合非线性动力学模型及其中存在的参数不确定性、不确定非线性和建模误差,利用非线性自适应鲁棒控制方法综合二轴电液系统的轮廓运动控制器.该控制器可以灵活地调整轮廓控制刚度与跟踪控制刚度,可在保证系统稳定的前提下尽可能地提高轮廓控制的性能.将所提控制方法与基于交叉耦合的自适应鲁棒轮廓运动控制方法进行对比实验,结果表明,所提方法即使在单轴跟踪误差较大的情况下仍然实现了更为精确的轮廓控制,在实验条件下轮廓误差的均方根值在15μm以内,表现出良好的轮廓控制性能与协调性.
- 熊义魏建华冯瑞琳张强
- 关键词：电液系统
