液压压力机模型参考自适应控制系统的研究

　　0　前言

　　电液比例液压压力机控制系统是一种非线性、时变性系统。其参数具有非线性特性,且随工况而变;速度增益和液压固有频率都会发生变化。从稳定性考虑,由于比例方向节流阀的变流量死区特性,导致系统产生一定的稳态误差。另外,比例方向阀频响较低,在比例控制系统中不能作为比例环节。在速度控制中存在一个影响系统调节特性的因素,即比例方向阀存在较大的流量死区。即使比例方向阀阀口工作在很小开度,实际工作时,阀芯仍要作较大的位移调节(越过死区),这就使比例方向阀的流量响应(频宽)比阀芯位移响应(频宽)慢得多。文献[1]利用PID控制算法对电液比例位置系统进行了研究,但是该方法的鲁棒性不能令人满意,而PI不能有效地解决液压系统诸如死区和系统增益的变化等非线性问题。文献[2-3]提出模糊自学习算法对电液位置控制系统进行了实验研究,实验结果表明该系统的位置精度得到了大大改善。文献[4]提出鲁棒间接自适应控制算法对电液伺服位置控制系统参数辨识,该方法对系统参数不确定性和载荷干扰具有较好的鲁棒性。文献[5]提出人工神经网络算法描述了电液比例位置系统有关死区的处理方法。文献[6-8]提出非线性自适应鲁棒控制策略研究系统的死区特性。文献[9]针对电液控制系统的非线性和参数不确定性的特点提出变结构控制算法,对系统的稳定性和稳态误差进行了实验研究。从上述文献所研究内容来看,都是对电液系统的特点提出各种控制策略,主要是针对系统的稳定性、稳态精度、系统的快速响应和跟踪性能进行了研究。作者针对电液比例液压压力机系统具有非线性和变载荷的特点提出模型参考自适应控制算法,实现了对压力机位置和速度的复合控制。

　　1　控制系统

　　图1为液压压力机计算机控制系统,系统主要由位移(速度)传感器9、主阀5、先导阀6、液压缸8、PCL-812PG数据采集卡、16通道模拟量输入和2通道数字量输出等元件组成。以一个液压缸9为控制对象,计算机负责控制和数据采集任务,软件采用C语言来实现。其基本控制原理如下:当液压缸运动时,液压缸的位置和速度由传感器9来测出,测出的信号由A/D卡采集并把模拟信号转换成数字信号送入计算机处理,利用控制算法对系统进行实时控制,处理后的数据由D /A卡把数字信号转换成模拟信号送入,再通过比例放大器对信号加以放大,送到比例阀先导阀6的比例电磁铁以控制比例阀主阀5,形成闭环控制。经过传感器检测到液压缸信号,经反馈后与给定的信号比较后,利用控制算法对比例方向阀进行控制,实现对液压缸位置和速度的控制。