针对阀控电液位置伺服系统的非匹配干扰抑制问题,将滑模控制理论与反步递推控制器设计方法相结合,提出一种滑模反步递推控制方法;在滑模反步递推控制算法设计过程中,提出一种新的光滑连续的滑模控制律;对所提控制算法的稳定性及跟踪误差的收敛性进行理论及定量分析,并对该控制方法的可行性及有效性进行联合仿真验证。研究结果表明:该算法能够有效抑制未知非匹配干扰与输出抖动,其跟踪效果明显优于反步控制器以及PID控制器的跟踪效果。

针对开关阀控液压缸位置分辨率低、响应慢的问题,设计了压电式高速开关阀控液压缸位置系统。首先,建立开关阀控液压缸位置系统模型,分析了PWM载波频率对开关阀流量特性的影响规律,采用基于差动流量的双阀结构,实现液压缸负载流量的非线性补偿,减小开关阀死区对系统静、动态性能的影响。然后,分析双阀控制式液压缸系统负载脉冲流量的影响因素,得到了开关阀控液压缸位置抖振的产生机理,比较基于脉冲流量的PWM、PAM、PFM控制方法。最后,依据压电式高速开关阀流量特性,提出了PWM+PAM的复合控制方法,根据误差信号及其变化,调节占空比和流量幅值,实现液压缸位置的快速、精确控制。仿真及实验结果表明:系统定位精度将近1%,为高速开关阀及其控制系统应用提供了理论基础。

在分析IGV系统的组成和原理的基础上,搭建了IGV系统液压模拟试验台。根据液压模拟试验台相关部件的参数,在Simhydraulics中搭建了仿真模型。用最小二乘参数辨识方法对所搭建的仿真模型进行系统辨识,得出系统的传递函数。根据系统传递函数的特性,设计了优化的PI控制器,并利用MATLAB进行仿真分析。结果表明,所设计的控制器能够保证液压伺服系统具有良好的位置跟随性,并且具有一定的抗干扰性能,满足实际工作条件。

针对特种车辆在行驶过程中车身稳定性要求,设计了一种基于模糊PID的电液位置伺服控制系统作为车辆主动悬架的伺服作动器。根据电液位置伺服系统的物理结构和工作特点,推导出系统各个环节的传递函数。利用MATLAB/Simulink仿真分析系统的动态响应与信号跟踪能力,分析闭环系统负载变化时的单位阶跃响应曲线、不同频率下的正弦波输入输出曲线。结果表明,基于PID和模糊PID控制的电液位置系统的单位阶跃响应最大超调量分别为19.5%和0,调节时间分别为251 ms和117 ms。当负载质量变化时,基于PID控制的系统的单位阶跃响应存在明显波动,而模糊PID控制的系统的单位阶跃响应基本没有变化。当分别输入不同频率的正弦波信号时,模糊PID控制的系统的跟踪性能和稳态误差都明显优于PID的控制效果。因此,模糊PID控制下的电液位置伺服系统实现了不同负载质量下的位置控

全液压钻机的作业过程需要液压机械臂去完成钻具移送和钻杆对接等精准的位置控制,由于液压本身参数摄动和野外作业环境造成外部干扰等不确定因素的影响,使得位置控制变为不确定非线性系统。为了保证控制结果的稳定和准确,该文应用PLC系统作为核心来保障整个装置控制的正常运行,分别从控制算法和位置反馈信号的角度出发进行了优化设计。单纯PID控制不能很好地满足系统的控制要求,系统使用了模糊PID控制算法,以使系统达到毫米级精度的控制要求,同时引入了稳定性量化因子,加快系统收敛速度的同时保证了系统稳定性。控制系统整体运行具有更好的鲁棒性,维护简单方便,满足了工艺需求,为设备整体的全自动做了准备工作。

针对数字式电液作动器的位置控制展开研究,提出了一种基于模型的算法,能够实时地对数字式电液作动器系统的状态进行预测,并根据预测的状态完成位置控制。在脉冲宽度调制(PWM)和脉冲数量调制(PNM)的基础上,改进了数字阀系统的控制方法,建立了完整的数字式电液作动器系统模型,并通过软件联合仿真得到了作动器的控制结果。最终结果表明:采用基于模型的算法,能够使得作动器的追踪精度达到0.5mm。与传统方法相比,该方法逻辑简单,可行性强,控制效果较好。

水液压技术具有无污染和良好的动态特性,为了提高液压支架中所使用的换向阀组的性能,提出一种新型水压比例换向阀。对其原理进行分析并建立仿真模型,在斜坡输入信号下,研究了比例阀的稳态控制特性与阀芯的随动特性。分析了流量对阀芯响应特性的影响,确定了在供液条件与外负载不相匹配的情况下,阀芯的响应特性较差,在这种工况下,比例阀依旧能够保持稳定。最后搭建了比例方向阀试验台,分析了空载条件下比例阀阀芯的随动特性,验证了仿真模型的正确性与设计的可行性。

针对变负载下接触环境刚度不确定时液压驱动机器人末端执行器动态性能差的问题,提出了基于时间-误差绝对值积分控制器(ITAE)的液压串联弹性执行器(SEA)动态位置控制方法。首先,根据液压缸的流量连续性方程和活塞与负载的动力学方程,以负载与活塞的位移、速度及负载压力差作为状态变量,运用状态空间法建立液压SEA的五阶状态空间模型;然后,考虑系统带宽、阻抗和重载工况对串联弹簧刚度的不同要求,确定出串联弹簧刚度范围,兼顾系统的快速响应性和稳定性,对时间与误差的绝对值乘积积分,构建基于ITAE的控制器;最后,采用ITAE控制器实现变负载下液压SEA动态位置的精确控制。仿真实验结果表明:在纯惯性负载下,ITAE控制器相比基于灰狼优化的PD控制器(GWO-PD控制器),响应速度快12.5%,稳态误差减小93%;在纯惯性-复合负载切换工况下,当串联弹簧刚度变化时,ITA

本文对连铸机结晶器振动台液压控制系统应用进行分析,介绍控制系统组成,分析系统控制策略,阐述数字PID控制器在振动台控制系统中的优点和局限性,分析了前馈自适应调节器的PI控制方案和两液压缸同步控制方案控制原理,为掌握和维护振动台控制系统提供了理论依据。

液压挖掘机的控制系统具有非线性、时变性以及强耦合的特点,传统的比例积分微分(Proportion integral differential,PID)控制器参数整定方法不能满足对挖掘机工作装置精确的位置控制要求。因此提出一种遗传萤火虫算法(Genetic Firefly Algorithm,GFA)整定方法,通过对目标函数、选择算子、交叉算子等改进之后再引入人工萤火虫算法来提高遗传算法的全局寻优能力和收敛速度。利用MATLAB仿真软件进行仿真,并分别与标准PID控制和标准遗传算法进行比较。仿真结果表明,基于GFA的控制系统具有较快的响应速度、无超调量、更强的鲁棒性以及较小的铲斗关节轨迹跟踪误差。所提算法具有更好的参数整定能力,改善了系统性能,可用于提高液压挖掘机铲斗位置控制的效果。