针对单缸驱动液压拉床存在刀架溜板同步性能较低的问题,设计了双缸电液伺服同步驱动系统,在分析刀架溜板拉削运动特性的基础上建立了系统的非线性模型;根据系统跟踪性能和同步性能指标要求,引入改进型粒子群优化算法(IPSO),提出了类似经典PID控制器结构的IPSO-PID伺服同步控制策略。在液压拉床上的实际应用结果表明,该控制策略比常规PID同步控制策略具有更好的跟踪性能和同步驱动性能,可以较好地解决双缸液压拉床的同步驱动问题。

针对多缸同步电液伺服系统(MIMO系统)驱动性能易受执行器冗余和外部扰动等非线性因素影响的问题,建立了MIMO系统最简形式(四缸同步驱动系统)的动力学模型,并引入基于二次规划的动态控制理论DCAT和非线性动态逆控制策略NDI,提出了一种DCAT-NDI的多缸同步控制策略。该控制策略首先计算负载姿态期望的最优映射,实现了MIMO系统各液压缸位移期望输出的解耦;其次,根据跟踪位移误差与速度期望以及跟踪速度误差与加速度期望的相似性原理,引入位移频率带宽和速度频率带宽概念,构造各自通道的逆系统,从而求解各自通道的最优控制。仿真和实际结果表明,该文提出的控制策略比常规PID同步控制策略具有更好的同步性能和稳定性能。

设计了一种基于工业PLC的四缸电液伺服同步举升教学实验系统。该系统融合PID控制算法、电液伺服驱动技术、PLC控制技术、磁致伸缩位移传感器技术、现场总线技术和机电传动与控制技术,形成了一套集机电液一体化的多功能进阶型教学实验系统,既可以完成机电传动控制实验、液压传动实验、位移传感器技术实验、PLC控制实验等基础性教学实验,还可以实施现场总线实验、单缸伺服PID控制实验和四缸伺服同步PID控制实验等高科技水平的进阶型教学实验,具有一定的教学实验创新性和先进性,能够有效地满足培养拔尖型大学生创新实践能力的需要。