基于滑模变结构控制的电液负载模拟器设计与研究
发布时间：2021-07-28 08:17
电液负载模拟器是一种半实物类仿真器,它能够模拟实际环境中的复杂载荷,适应于高响应,大负载,高精度的负载模拟。电液负载模拟器需要根据被加载的位置变化,进行实时的位置跟踪并同时加载相应的载荷谱,因此它是一种存在位置扰动的被动式电液伺服力控制系统。电液负载模拟器自身存在非线性环节和参数摄动,同时与位置系统之间相互耦合,这就要求高性能的电液负载模拟器能够与位置系统同步工作,且不受位置系统的“强迫”运动、自身非线性环节和参数摄动的干扰。滑模变结构控制能够根据系统当前的状态,强迫系统按照设定的“滑动”模态运动。在滑模变结构控制中,不仅滑动的模态可以进行设计,而且对系统参数的变化以及外部干扰具有不变性,因此对于包含严重非线性环节、参数摄动和外部扰动的电液负载模拟器来说,具有独特优势。本文以电液负载模拟器为研究对象,针对被动式电液伺服力系统的加载精度和响应速度问题,采用滑模变结构控制方法,使系统在不同位置扰动的条件下系统仍具有较快的响应速度和较高的精度。主要工作如下:（1）对电液负载模拟器的工作原理进行描述,建立系统整体的非线性数学模型,包括液压缸的容腔效应以及液压缸活塞的非线性摩擦力。（2）对电液负...
【文章来源】：武汉科技大学湖北省
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
新型电液负载模拟器工作示意图
武汉科技大学硕士学位论文3河南科技大学的孙淑瑞在分析电液负载模拟器与位置系统的耦合机理之后，提出一种复式结构摆动马达[6]。通过采用结构解耦的方式将负载模拟器设计成复合双层结构，并采用有限元分析软件针对系统密封性能进行分析。李阁强，刘威，韩伟锋，邓效忠确定了复式结构摆动马达如图1.2所示的参数匹配原则和结构设计方案，利用机械解耦的方式将传统电液负载模拟器的被动加载变为主动加载[7]。加载装置在同步马达转子内部，感应同步器转子与加载装置左端盖连接，感应同步器定子与同步马达左端盖连接。在动态加载中，双层套装结构能够部分的解决多余力矩的问题，有效的提高负载模拟器的控制精度和响应速度。图1.2复式摆动马达结构图1.同步定子2.同步转子3.同步左端盖4.同步左侧板5.轴承6.同步壳体7,8.密封条9.密封圈10.同步右侧板11.密封圈12.同步右端盖13.同步转子14.加载右端盖15.加载转子16.加载左端盖大连海事大学的马来好、陈海泉等人研究了一种船舶液压推进系统螺旋桨负载模拟装置用以模拟实际工况中螺旋桨负载转矩如图1.3所示，该装置由主推进系统和推进加载系统组成，两系统之间通过弹性联轴器连接，推进系统采用液压马达模拟螺旋桨工作并通过弹性联轴器带动推进加载系统的加载泵[8]。当液压马达运作并带动加载泵正方向转动时，向压力低的一侧吸油，高压油由单向阀2.1、电液比例溢流阀3流回油箱；反方向转动时，从压力低的一侧吸油，高压油则由单向阀2.2、电液比例溢流阀3回油箱。通过模拟仿真得出该液压推进负载模拟系统能很好的模拟船舶起航以及倒航工况的螺旋桨负载转矩。
武汉科技大学硕士学位论文4图1.3船舶液压推进负载模拟系统原理图1.加载泵2.单向阀3.比例溢流阀4.过滤器5.辅泵溢流阀6.辅泵7.油箱中国民航大学曹政为设计变刚度弹簧作为舵机和负载模拟器的连接装置如图1.4所示，实现系统变刚度加载[9]。同时，对系统进行结构补偿，利用补偿阀消除动态加载过程中位置系统干扰产生的强迫流量。同时，设置缓冲机构，消除加载过程中的压力冲击，提高系统的动态加载精度。图1.4飞机电液负载模拟器结构简图1.液压缸2.伺服阀3.油源4.控制计算机5.力传感器6.弹簧7.位移传感器8.液压缸(2)控制补偿瑞士CONTRAVES公司生产的ADFL2型空气动力舵负载模拟器[10]。该模拟器是由双叶片式马达输出转矩、扭矩传感器检测系统输出力矩及位置传感器检测系统位移。该模拟器控制元件采用压力伺服阀，利用扭矩反愧速度反馈和位置反馈多重控制回路。其中位置反馈和速度反馈减小位置系统对加载系统的干扰而造成的多余力。ChaudhuriS,MookherjeeS,SanyalD研究了带摩擦的非对称液压缸和带大死区比例阀的低成本电液系统的力跟踪近似系统模型[11]。基于一阶滑模的控制器，
【参考文献】：
期刊论文
[1]被动式电液加载系统的变刚度自适应控制[J]. 张旭,金晓宏,陶登阳,陈帅杰. 武汉科技大学学报. 2019(02)
[2]直流电机驱动农用履带机器人轨迹跟踪自适应滑模控制[J]. 焦俊,陈靖,乔焰,王文周,王谟仕,辜丽川,李郑涛. 农业工程学报. 2018(04)
[3]电液负载模拟器同步结构解耦研究[J]. 李阁强,刘威,韩伟锋,邓效忠. 中国机械工程. 2017(24)
[4]负载模拟器多余力补偿控制研究[J]. 段勇,万会雄,刘志. 起重运输机械. 2017(03)
[5]摩擦加载式电液负载模拟器力矩加载实验[J]. 郑大可,许宏光. 哈尔滨工业大学学报. 2017(01)
[6]基于自适应的电液负载模拟器积分鲁棒控制[J]. 岳欣,姚建勇. 液压与气动. 2016(12)
[7]具有自适应增益的电液位置伺服系统超螺旋滑模控制[J]. 陈丽君,姚建勇,邓文翔. 机床与液压. 2016(11)
[8]船舶液压推进系统螺旋桨负载转矩模拟研究[J]. 马来好,陈海泉,李文华,王生海,杨杰. 液压与气动. 2015(11)
[9]基于双幂次趋近律的滑模控制方法[J]. 李慧洁,蔡远利. 控制与决策. 2016(03)
[10]电液负载模拟器的多余力抑制方法研究[J]. 刘晓琳,王春婷,袁昆. 计算机仿真. 2015(07)
硕士论文
[1]飞机舵机电液负载模拟器结构优化方法研究[D]. 曹政.中国民航大学 2018
[2]被动式电液伺服加载系统的反步自适应控制研究[D]. 顾永升.河南科技大学 2017
[3]新型电液负载模拟器摩擦及控制特性研究[D]. 张培.哈尔滨工业大学 2015
[4]电液舵机负载模拟器多余力抑制研究[D]. 朱贤君.上海交通大学 2015
[5]被动式电液力伺服系统的同步结构解耦控制研究[D]. 孙淑瑞.河南科技大学 2015
[6]摩擦型电液负载模拟器特性及其控制策略研究[D]. 荆成虎.哈尔滨工业大学 2014
[7]新型负载模拟器的理论分析与仿真研究[D]. 张泽安.哈尔滨工业大学 2010
[8]基于内部压力反馈的负载模拟器多余力矩抑制策略研究[D]. 韩冰.哈尔滨工业大学 2007
本文编号：3307560
【文章来源】：武汉科技大学湖北省
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
新型电液负载模拟器工作示意图
武汉科技大学硕士学位论文3河南科技大学的孙淑瑞在分析电液负载模拟器与位置系统的耦合机理之后，提出一种复式结构摆动马达[6]。通过采用结构解耦的方式将负载模拟器设计成复合双层结构，并采用有限元分析软件针对系统密封性能进行分析。李阁强，刘威，韩伟锋，邓效忠确定了复式结构摆动马达如图1.2所示的参数匹配原则和结构设计方案，利用机械解耦的方式将传统电液负载模拟器的被动加载变为主动加载[7]。加载装置在同步马达转子内部，感应同步器转子与加载装置左端盖连接，感应同步器定子与同步马达左端盖连接。在动态加载中，双层套装结构能够部分的解决多余力矩的问题，有效的提高负载模拟器的控制精度和响应速度。图1.2复式摆动马达结构图1.同步定子2.同步转子3.同步左端盖4.同步左侧板5.轴承6.同步壳体7,8.密封条9.密封圈10.同步右侧板11.密封圈12.同步右端盖13.同步转子14.加载右端盖15.加载转子16.加载左端盖大连海事大学的马来好、陈海泉等人研究了一种船舶液压推进系统螺旋桨负载模拟装置用以模拟实际工况中螺旋桨负载转矩如图1.3所示，该装置由主推进系统和推进加载系统组成，两系统之间通过弹性联轴器连接，推进系统采用液压马达模拟螺旋桨工作并通过弹性联轴器带动推进加载系统的加载泵[8]。当液压马达运作并带动加载泵正方向转动时，向压力低的一侧吸油，高压油由单向阀2.1、电液比例溢流阀3流回油箱；反方向转动时，从压力低的一侧吸油，高压油则由单向阀2.2、电液比例溢流阀3回油箱。通过模拟仿真得出该液压推进负载模拟系统能很好的模拟船舶起航以及倒航工况的螺旋桨负载转矩。
武汉科技大学硕士学位论文4图1.3船舶液压推进负载模拟系统原理图1.加载泵2.单向阀3.比例溢流阀4.过滤器5.辅泵溢流阀6.辅泵7.油箱中国民航大学曹政为设计变刚度弹簧作为舵机和负载模拟器的连接装置如图1.4所示，实现系统变刚度加载[9]。同时，对系统进行结构补偿，利用补偿阀消除动态加载过程中位置系统干扰产生的强迫流量。同时，设置缓冲机构，消除加载过程中的压力冲击，提高系统的动态加载精度。图1.4飞机电液负载模拟器结构简图1.液压缸2.伺服阀3.油源4.控制计算机5.力传感器6.弹簧7.位移传感器8.液压缸(2)控制补偿瑞士CONTRAVES公司生产的ADFL2型空气动力舵负载模拟器[10]。该模拟器是由双叶片式马达输出转矩、扭矩传感器检测系统输出力矩及位置传感器检测系统位移。该模拟器控制元件采用压力伺服阀，利用扭矩反愧速度反馈和位置反馈多重控制回路。其中位置反馈和速度反馈减小位置系统对加载系统的干扰而造成的多余力。ChaudhuriS,MookherjeeS,SanyalD研究了带摩擦的非对称液压缸和带大死区比例阀的低成本电液系统的力跟踪近似系统模型[11]。基于一阶滑模的控制器，
【参考文献】：
期刊论文
[1]被动式电液加载系统的变刚度自适应控制[J]. 张旭,金晓宏,陶登阳,陈帅杰. 武汉科技大学学报. 2019(02)
[2]直流电机驱动农用履带机器人轨迹跟踪自适应滑模控制[J]. 焦俊,陈靖,乔焰,王文周,王谟仕,辜丽川,李郑涛. 农业工程学报. 2018(04)
[3]电液负载模拟器同步结构解耦研究[J]. 李阁强,刘威,韩伟锋,邓效忠. 中国机械工程. 2017(24)
[4]负载模拟器多余力补偿控制研究[J]. 段勇,万会雄,刘志. 起重运输机械. 2017(03)
[5]摩擦加载式电液负载模拟器力矩加载实验[J]. 郑大可,许宏光. 哈尔滨工业大学学报. 2017(01)
[6]基于自适应的电液负载模拟器积分鲁棒控制[J]. 岳欣,姚建勇. 液压与气动. 2016(12)
[7]具有自适应增益的电液位置伺服系统超螺旋滑模控制[J]. 陈丽君,姚建勇,邓文翔. 机床与液压. 2016(11)
[8]船舶液压推进系统螺旋桨负载转矩模拟研究[J]. 马来好,陈海泉,李文华,王生海,杨杰. 液压与气动. 2015(11)
[9]基于双幂次趋近律的滑模控制方法[J]. 李慧洁,蔡远利. 控制与决策. 2016(03)
[10]电液负载模拟器的多余力抑制方法研究[J]. 刘晓琳,王春婷,袁昆. 计算机仿真. 2015(07)
硕士论文
[1]飞机舵机电液负载模拟器结构优化方法研究[D]. 曹政.中国民航大学 2018
[2]被动式电液伺服加载系统的反步自适应控制研究[D]. 顾永升.河南科技大学 2017
[3]新型电液负载模拟器摩擦及控制特性研究[D]. 张培.哈尔滨工业大学 2015
[4]电液舵机负载模拟器多余力抑制研究[D]. 朱贤君.上海交通大学 2015
[5]被动式电液力伺服系统的同步结构解耦控制研究[D]. 孙淑瑞.河南科技大学 2015
[6]摩擦型电液负载模拟器特性及其控制策略研究[D]. 荆成虎.哈尔滨工业大学 2014
[7]新型负载模拟器的理论分析与仿真研究[D]. 张泽安.哈尔滨工业大学 2010
[8]基于内部压力反馈的负载模拟器多余力矩抑制策略研究[D]. 韩冰.哈尔滨工业大学 2007
本文编号：3307560
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/zidonghuakongzhilunwen/3307560.html
