基于级联控制器的大直径薄壁管旋压机液压系统

发布时间：2021-11-12 03:15

　　针对旋压机液压系统的控制问题,设计一种结合扰动观测的级联控制器,对大直径薄壁管旋压机的旋轮进行复合控制。为了克服系统参数不确定和各种干扰因素对旋轮压下量的影响,提出通过扰动观测对系统中不确定的参数进行估计和补偿,然后利用滑膜控制理论设计级联控制器,使整个控制系统构成位置闭环为控制外环、压力闭环为控制内环的结构。仿真结果与传统的PID控制对比得出:该控制器可以有效减小负载扰动和不确定参数对系统的影响,提高系统的响应速度,减小液压缸位移的跟踪误差,改善旋轮的位置控制精度。 

【文章来源】：液压与气动. 2020,(11)北大核心

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

旋轮旋压机电液伺服系统原理图

根据李雅普诺夫稳定定理,所设计的扰动观测和级联控制器均稳定,且闭环信号都稳定。由此可得,结合扰动观测的级联控制器控制的旋压机液压系统位置压力复合控制结构框图,如图2所示。3 仿真分析

通过MATLAB/Simulink和AMESim软件对系统进行联合仿真。给定液压缸的位移,分别在无负载扰动状态下和施加负载扰动状态下对系统控制策略进行分析,同时与PID控制策略进行比较。由于任何周期信号通过傅里叶变换都可表示成许多不同频率、不同幅值下的正弦信号的叠加。因此,为了验证所提控制算法的合理性,分别给2种控制系统输入频率为0.5 Hz 正弦信号,如图3所示。在液压缸的位移跟踪曲线图中,实线0为给定位移曲线,虚线1为结合扰动观测的级联控制器的实际位移曲线,点划线2为PID控制器的实际位移曲线;在液压缸的位移误差曲线图中,实线A为结合扰动观测的级联控制器的实际位移和给定位移之间的误差曲线,虚线B为PID控制器的实际位移和给定位移之间的误差曲线。由图3可明显看出,采用结合扰动观测的级联控制器时系统的响应速度明显优于采用PID控制器的系统响应速度,系统的位移跟踪误差曲线在±0.1 mm范围内,而采用PID控制器的系统位移跟踪误差曲线在-0.4～0.3 mm范围内。相比之下,采用结合扰动观测的级联控制器的位移跟踪误差比采用PID控制减小了71%左右,具有更好的快速性和准确性,且在线性负载下位移跟踪控制效果更好。

【参考文献】：
期刊论文
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[3]基于扩张观测器的液压驱动单元位置抗扰控制[J]. 俞滨,巴凯先,刘雅梁,高正杰,孔祥东.  液压与气动. 2018(01)
[4]基于微分器的直驱电液伺服系统离散滑模控制[J]. 姜继海,葛泽华,杨晨,梁海健.  吉林大学学报(工学版). 2018(05)
[5]基于级联控制器的液压机位移/压力复合控制[J]. 郭凡,魏建华,张强,熊义.  浙江大学学报(工学版). 2017(10)
[6]大型立式强力旋压机的研制[J]. 王雅君,林春庭,李继贞.  航空制造技术. 2011(17)

博士论文
[1]滚切式宽厚板双边剪液压伺服系统的研究[D]. 王君.太原科技大学 2016
[2]大型强力旋压机电液控制系统研究[D]. 熊义.浙江大学 2015



本文编号：3490054