阀控非对称缸系统的建模与控制方法研究

发布时间：2017-12-30 05:00

  本文关键词：阀控非对称缸系统的建模与控制方法研究　出处：《合肥工业大学》2015年博士论文　论文类型：学位论文

  更多相关文章： 阀控非对称缸 建模 精确线性化 内模控制 变结构控制

【摘要】：阀控非对称缸系统因工作空间小、结构简单和承载能力大等优点得到广泛应用。然而,其结构的不对称性给系统的建模和控制带来很大困难,成为制约系统性能进一步提升的最关键因素。因此,为满足某些要求高性能场合的需要,针对当前研究中存在的关键问题深入开展阀控非对称缸系统新的建模和控制方法的研究是十分必要的,具有较好的理论研究意义和工程应用价值。目前负载压力定义未能充分考虑非对称缸结构的不对称性和初始位置时液压弹簧刚度并非最小,导致模型误差大且稳定裕量不足的问题,论文用等效承压面积加权平均的方法和液压弹簧刚度理论,建立了零开口阀控非对称缸系统的线性模型,用参数加权平均的方法统一了两个方向上不同的系统模型,此模型也可用于阀控对称缸系统；而且,提出了相应的系统设计准则；在此基础上,用谐波线性化方法建立了负开口阀控非对称缸系统的线性模型,研究了负开口零位死区对系统性能的影响。系统建模中,泄漏量的一般计算方法和系统线性化方法导致模型误差较大。针对此问题,论文首次采用考虑剪切流的泄漏量计算方法建立了精度较高的非线性模型；采用精确线性化方法对非线性模型进行了精确线性化,对线性化后的模型引入状态反馈使之稳定,从而解决以往精确线性化后难于实际使用的问题。针对一般控制方法难于有效解决控制性能和鲁棒性相矛盾的问题,论文将内模控制和变结构控制相结合,提出了内模变结构控制新方法,分别研究了线性模型和非线性模型精确线性化后的内模变结构控制系统,提高了系统的控制性能和鲁棒性。论文主要研究工作和成果如下：(1)线性建模研究。研究结果表明,本文所建线性模型的模型精度和动态性能优于一般模型,零位死区对自振幅值、自振频率,阶跃响应的峰值时间和静动态控制精度等系统性能产生一定影响,仿真与试验验证了建模方法和线性化零位死区方法的有效性,为一般场合的应用提供模型参考。(2)非线性建模及其精确线性化研究。研究结果表明,所建非线性模型和精确线性化模型具有较高的模型精度,仿真与试验验证了泄漏量计算新方法和精确线性化方法的有效性,为高性能场合的应用提供模型参考。(3)内模变结构控制方法及试验研究。研究结果表明,线性模型的内模变结构控制较PID控制具有更好的稳态跟踪性能和动态性能,而且还具有良好的鲁棒性；非线性模型精确线性化后的内模变结构控制较线性模型的内模变结构控制具有更好的稳态控制精度和更平稳的动态过渡过程,试验验证了控制方法的有效性,可为高性能系统的研制提供控制方法上的参考与借鉴。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH137

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本文编号：1353405