电液伺服液压执行机构高精度位置伺服控制研究

发布时间：2021-06-15 20:38

　　鉴于电液伺服阀控机构在液压控制系统的重要性,其位置伺服系统动态复杂多变,传统的PID位置伺服控制算法无法满足控制要求,该文以液压阀控缸执行机构为例,提出了一种基于鲁棒滑模控制算法,提高了传统液压缸执行机构位置精度,使得系统具有较强的抗干扰能力。首先,对液压执行机构组成结构和系统原理进行阐述;然后根据原理图建立执行机构理论数学模型,并设计了鲁棒滑模控制器（SMC）;最后,搭建液压执行机构实验平台,将滑模控制算法和传统PID控制算法进行位置控制实验,对比分析两者位置伺服控制响应速度和控制精度,实验结果表明本文设计的滑模控制算法的正确性和有效性,为今后液压执行机构位置控制上提供参考。 

【文章来源】：液压气动与密封. 2020,40(07)

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

电液双液压执行机构系统框图

以图1所示左侧阀2控非对称缸1为对象,构建阀控缸控制原理如图2所示。y表示非对称缸位移量,b表示液压缸内部活塞运动过程的油阻尼系数,FL表示液压缸所受的外界负载,lv表示换向阀阀芯位移量,A1表示液压缸左侧面积,A2表示液压缸右侧面积, p1表示流入液压缸左侧油压, p2表示流出液压缸右侧油压,qv1表示流入四通阀左侧2、3腔内流量,qv2表示流出四通阀左侧4、5腔流量, ps表示双联泵供油压力, p0表示双联泵回油压力。此外,在建立系统非线性方程之前,认为定义几中变量:当lv>0表示流入液压缸左侧油压为正p1>0,流出液压缸右侧油压为正p2>0;相反,当lv<0表示流入液压缸左侧油压为负p1<0,流出液压缸右侧油压为负p2<0。参考文献[11],建立图2系统的负载流量方程、阀控缸流量方程和负载力平衡方程[11]如下:

为了进一步验证本文提出的滑膜变结构控制算法相对于传统PID算法的优越性,本文已液压伺服阀控机构为对象,搭建高精度位置伺服控制实验验证平台如图3所示。该平台主要由双联液压泵、液压缸、ARM控制器、三位四通阀、计算机监控系统。双联液压泵提供油压,液压缸实验对象,ARM控制器控制伺服阀控缸,计算机起到监控数据和采集数据。进而,实验通过阶跃信号和不同幅值正弦信号来验证PID和滑膜控制算法的响应速度和精确性。4.2 不同信号下系统响应和跟踪精度实验

【参考文献】：
期刊论文
[1]液压与气动技术发展趋势探讨[J]. 王亚东.  中国设备工程. 2020(05)
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[3]液压四足机器人单腿阀控缸位置自适应控制研究[J]. 王炳恺.  液压气动与密封. 2019(08)
[4]基于EtherCAT和遗传-BP神经网络的等温锻造电液伺服系统优化研究[J]. 李欣,王晓燕.  机电工程. 2019(05)
[5]大型起竖装备液压系统设计与压力切换控制[J]. 杨俊,曾乐,何志勇.  机床与液压. 2019(04)
[6]两级升降伺服运动系统的高精度位置控制[J]. 李业波,邓华.  测控技术. 2018(12)
[7]改进蚁群算法的阀控液压缸模糊PID参数优化[J]. 李杨,李岩舟.  机械设计与制造. 2018(07)
[8]比例阀控液压缸位置PID闭环控制的PLC软件实现[J]. 李艳杰,崔天宇,王海,马鹤,苗鑫超.  沈阳理工大学学报. 2013(04)
[9]非对称缸电液伺服系统的静态特性分析[J]. 李洪人,王栋梁,李春萍.  机械工程学报. 2003(02)

博士论文
[1]基于电磁换向阀的液压缸精确定位控制研究[D]. 金里扬.浙江大学 2019

硕士论文
[1]液压驱动足式机器人单腿关节柔顺控制研究[D]. 张程博.哈尔滨工业大学 2019
[2]单轴高精度转台控制系统设计[D]. 孙培栋.西安电子科技大学 2019



本文编号：3231727