基于免疫系统的并联双马达速度同步控制研究

　　引 言

　　近年来, 液压传动技术在工程机械行走系统中的应用取得了长足进展。由于液压传动系统具有体积小、重量轻、易于实现无级调速及微动行驶等优点, 因此静液传动技术得到越来越多的重视从而被广泛采用。

　　采用变量泵控制变量马达的容积调速系统具有高效节能, 油液温升小, 调速范围宽、输出功率大等特点, 广泛应用于各种车辆的驱动技术中。采用单比例变量泵驱动两个比例变量马达定速同步控制系统, 其研究背景是为了模拟工程车辆双侧轮边独立驱动和双桥四轮驱动方式速度同步控制。该问题是工程机械液压底盘模拟试验台研制中的关键问题, 是一个具有耦合、非线性特点的MIMO系统。

　　本文针对单泵双马达速度同步控制问题, 提出了流量均衡控制与功率匹配控制相结合的控制策略。并根据免疫系统反馈机制能够迅速对外干扰做出响应, 同时还可以快速稳定系统自身的特点, 构建了免疫反馈IMF控制器。仿真验证表明, IMF 控制器可以有效地抑制外负载干扰对同步速度的影响, 获得良好的同步效果。

　　1 试验台结构及数学模型

　　1.1 实验台结构

　　工程机械液压底盘模拟实验台如图1所示, 它由液压底盘模拟驱动系统, 模拟加载系统, 数据采集系统、信号处理及控制系统和辅助装置四部分组成。该实验台主要用于模拟不同类型的工程车辆的驱动系统。模拟加载系统采用基于恒压的二次加载技术方案对驱动系统进行加载, 模拟不同工作环境下的负载特性, 用以考核在各种载荷模式下液压底盘驱动系统的工作性能。

　　模拟驱动系统采用柴油机作为原动机。采用德国LINDE公司的HPV系列两个排量75mL/r的可电调比例变量泵和两个排量105mL/r的HMV系列的比例变量马达来模拟液压工程液压底盘的驱动系统。通过选择多种不同组合模式, 驱动系统可以模拟中央驱动、单桥轮边驱动和双桥轮边驱动等多种结构型式的工程机械底盘液压驱动系统的工作状况。

　　模拟加载系统采用直流电机驱动方式。通过恒压方案来实现力矩控制。该部分对液压底盘模拟驱动装置进行加载, 考核其在各种载荷模式下底盘液压驱动装置的工作性能。

　　一次元件采用德国REXROTH公司的型号为A4VSO125带MOORING控制的恒压变量泵/马达,配四个蓄能器组成蓄能器组, 用以形成恒压网络。一次元件排量125mL/r。

　　加载元件选择德国REXROTH公司的两个型号为A4VSG125DS1二次元件, 二次元件排量125mL/r。二次元件的突出特点是响应快, 又可在泵和马达工况自由切换。配合一次元件搭建的恒压系统, 可以实现如阶跃载荷、正弦载荷等不同形式的高精度和高响应速度的加载功能。