自适应控制器及其在阀控非对称缸力系统中的应用

发布时间：2020-06-10 03:41

【摘要】： 本课题研究的液压伺服系统,是以阀控非对称液压缸输出力作为被控对象。由于被控对象本身具有动态性能不对称,系统精度低,稳定性差等缺点,而自适应控制具有消除模型化误差,抑制外界干扰及本身参数变化等优点。因此将基于平衡点稳定定理的模型参考自适应控制系统设计理论应用于阀控非对称缸力系统中,其基本原理是使自适应控制误差随时间的推移而趋向于零,自适应控制器设计的目的是寻找使被控系统的输出渐近一致的跟随参考模型的输出的控制输入,以此来改善被控系统的性能。用软件控制的方法使阀控非对称缸力系统具有理想的输出,从而改善了对称滑阀控制非对称液压缸力系统存在的动态性能不对称,系统精度低,稳定性差,响应速度慢等缺点。本文首先建立了基于Simulink的阀控非对称缸力系统较精确的模型,通过仿真分析其系统性能,得出控制目标。然后选取满足要求的参考模型,根据基于平衡点稳定定理的模型参考自适应控制原理设计自适应控制器。最后,将所设计的自适应控制器应用于阀控非对称缸力系统中进行仿真研究,通过仿真确定控制器的最佳控制参数。仿真试验结果表明:在系统中应用自适应控制器后,消除了系统输出力正反向的动态不对称;大大减小了模型化误差的影响,有效的抑制了系统换向时产生的较大压力突变和系统振动,提高了系统的跟踪精度,保证了系统的稳定性,同时使系统具有良好的跟踪能力和复现能力。在考虑伺服阀的动态特性时,为保证系统性能,在仿真系统反馈输入端加入饱和非线性环节来控制自适应误差,使其输出精度更高。自适应控制方法在参数变化及存在外界干扰的情况下,比传统控制方法具有更高的跟随性和控制精度。通过大量仿真试验,证明了自适应控制能够有效地改善对称阀控制非对称缸力系统的动态性能,具有较强的自适应能力和较高的控制精度,模型参考自适应控制理论应用于液压系统中是一种非常合适的控制方法。
【图文】：

方块图,参考模型自适应控制,方块图

图 2-1 参考模型自适应控制器方块图Fig.2-1 Block diagram of reference model adaptive controller2.4 本章小结本章首先介绍了自适应控制的基本概念、分类、自适应控制方式和设计方法，然后介绍了自适应控制理论基础，最后在上述理论基础指导下用基于平衡点稳定定理的方法设计模型参考自适应控制系统，此方法适用于被控对象形式已知但参数变化的系统。对于本课题的控制对象—阀控非对称缸力系统，只知道被控对象的阶数，但是活塞正反两个运动方向上的参数并不确定而且具有时变性，这样在处理时可把它当作已知形式但参数未知的系统，从而可以应用基于平衡点稳定定理的自适应控制理论进行控制。为设计模型参考自适应控制器做好了准备。

阀控非对称缸,动力机构,力系统

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文第3章液压力系统的建模与分析研究电液力控制系统是电液伺服系统的一种，在工程上亦有应用，如疲劳试验加载系统、飞机防滑刹车系统、张力控制系统及负载模拟装置等。它可分为两种类型：若力指令信号为负载运动量函数时，称为被动式力控制系统，简称加载系统；若力指令信号与负载运动量无关时，称为主动式力控制系统。主动力控制系统又分为两种：如果力的检测量中不包括负载质量时，，称为主动式检测负载力的力控制系统，简称负载力控制系统；如果力的检测量中包括负载质量力时，简称驱动力控制系统[13]。3.1 电液力伺服系统组成图 3-1 为阀控非对称缸的动力机构原理图，主要由电液伺服阀、液压缸或液压马达、负载质量、负载弹簧以及负载阻尼等部件组成。
【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】：2006
【分类号】：TH137

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