基于PID神经网络的液压脉冲试验系统

　　引言

　　液压系统中,液体速度由于某种原因而产生急剧变化时,引起管路中液体压力的急剧变化,从而产生高频的液压振荡,形成液压冲击,液压冲击是破坏液压管路、附件的重要原因之一[1, 2]。因此,航标要求飞机液压成附件都必须进行液压脉冲试验。液压脉冲台是产生标准液压脉冲的设备,但由于管路中发生液压冲击时,管内任何一处液体的压力和流速都是随时间而变化的,所以此时管内液体呈非恒定流动状态[3]。采用常规的控制方法难于有效的进行波形控制。PID神经网络是一种由比例(P)、积分(I)、微分(D)神经元组成的多层神经网络,具有PID控制和神经网络的优点。具任意函数逼近能力,且收敛速度快,结构简单、规范。因此,可以应用PID神经网络实现对脉冲波形的控制。

　　1　系统原理

　　如图1所示,进行脉冲试验时,首先启动主油源,升压至试验规定的工作压力。产生脉冲压力时,由计算机发出控制信号,驱动电液换向阀。蓄能器内的压力油经过比例阀、换向阀通至增压器的低压腔,推动增压器的活塞迅速运动,与其相连的试验段的末端是封闭的,于是形成液压撞击并由此产生水击现象。溢流阀调试验的额定压力,蓄能器补充瞬时流量,比例节流阀调节压力脉冲的峰值,换向阀的突然开启引起压力冲击。

　　2　飞机液压脉冲台模型

　　1)管路模型

　　根据管路中实际流体的运动方程和连续方程,可得出一维非稳定流动时的基本方程[5, 6]:

　　将管路等分为N份,可得波动方程的代数方程:

　　式中,p,i j(t),Q,i j(t)为第i段管路第j个节点横截面上的平均压力和流量;CLi,CRi为i-1, i+1个节点的特征压力。可由上一时刻的流量、压力以及静态摩阻和动态摩阻求得。

　　2)蓄能器模型

　　蓄能器出口为初始端,压力和流量为:p1, 1,Q1, 1气体方程为:

　　px(t)·Vx(t)n=p0Vn0=C

　　蓄能器气囊质量:

　　液面高度:

　　3)比例节流阀

　　比例节流阀始端压力,流量为p1,N1,Q1,N1末端为p2,1,Q2,1。

　　τ为节流阀阀口开度,Q0为τ=1,压差为△p时阀的流量。

　　4)电液换向阀

　　电液换向阀始端压力,流量为p2,N2,Q2,N2末端为p3,1,Q3,1。

　　p2,N2=CL2-ZS2Q2,N2, p3,1=CR3+ZS3Q3,1

　　仅把换向阀看做一个液压开关,不考虑节流损失,则

　　5)增压器

　　增压器始端的压力、流量为p3,N3,Q3,N3末端为p4,1,Q4,1。

　　p3,N3=CL3-ZS3Q3,N3, p4,1=CR4+ZS4Q4,1

　　由活塞力平衡可得: