离散自适应控制器在阀控非对称缸速度系统中的应用

发布时间：2020-04-30 20:03

【摘要】： 本课题研究对象是阀控非对称缸速度系统,由于系统本身存在动态特性不对称,精度低,超调和振荡大等问题,故而必须对其进行校正,如果把系统看做为一个已知系统时,传统的PID控制和自适应控制都能够改善上面所提到的系统的缺陷,然而,液压系统的参数是变化的,此时,系统就成为一个未知的系统,PID控制这时就会失去了控制效果,自适应控制的控制器设计并不是基于系统本身,而是基于参考模型的输出和被控对象输出之间的误差,其原理是使得自适应控制器控制误差随时间的推移而趋向与稳定。这样,当被控系统是一个参数变化幅度较大的未知系统时,自适应控制也能根据误差调节其控制输出,使得被控对象输出趋向于参考模型。与传统的PID控制方法相比,在被控对象为参数变化或者无法建模的未知系统时,自适应控制有着明显的优势。本课题首先根据正常情况下的各种参数建立了阀控非对称缸速度系统的Simulink模型,进而选择了满足要求的参考模型,设计出基于波波夫超稳定理论的自适应控制器,同时,设计出了传统的PID控制器,并对两者进行比较表明,在系统是已知的系统时,二者都能取得不错的控制效果,但是,当系统的参数变化的时候,在本课题中,将液压油体积弹性模量减少到原来的50%时,自适应控制器在未做任何改变的情况仍然能够很好的达到控制效果,而PID控制的控制效果几乎消失了,在这样的情况下,自适应控制取得了比PID控制更加理想的结果。
【图文】：

职能结构,液压控制系统

—— 活塞和负载的粘性阻尼系数( N s/m)。典型的速度控制系统如图 2-2 所示，它是由指令元件(计算机，D/A 器)，比较元件(加法器)，校正装置(校正放大器)，放大元件(伺服阀)，元件(液压缸)，被控对象(负载)，反馈元件(速度传感器)等构成。他们的连接关系如图 2-2 所示。

模型图,阀控非对称缸,动力机构,Simulink模型

图 2-3 阀控非对称缸动力机构的 Simulink 模型图Fig. 2-3 The Simulink model of symmetric servo valve controlling asymmetric cylinderactuating unit2.4 阀控非对称缸速度控制系统的仿真参数1. 外力 =1000N ，负载质量LF M =300kg ，速度 =0.2m/s ，行程=300mm。vl2. 依据效率最高原则和负载大小，选择油源压力为 2.5sp = MPa。3. 根据工况，选择系列液压缸， YF30 系列额定流量为30L/min的电液伺服阀HSG63/ 45[28]。4. 结合 YF30 系列伺服阀的参数指标，查液压元件手册得到w=0.023178m，，阀芯最大位移xv=47 10 × m。5. 根据经验可知，阀控非对称缸速度控制系统的固有频率一般不超过100Hz，根据采样定理[29]，在此选择系统离散周期为 0.001s。6. 速度传感器选择 HB966NB 速度传感器，其增益为 0.05(m/s)/mA。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TH137.5

【参考文献】