基于误差多项式的模型参考自适应控制在阀控非对称缸系统中的应用new

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第42卷第8期机械工程学报v。1_42No．82006年8月CHINESEJOURNALOFMECHANICALENGINEERINGAug．2006基于误差多项式的模型参考自适应控制在阀控非对称缸系统中的应用木吴振顺郑慧奇于华艳(哈尔滨工业大学机电工程学院哈尔滨150001)摘要：基于误差方程多项式代数法的自适应控制设计理论，其基本思想是使自适应控制误差随时间的推移而趋向于零，它是确保所构成的自适应控制系统在李雅普诺夫意义下是稳定的。以对称阀控非对称缸液压伺服系统为研

2、究对象，给出了适合应用于该系统的自适应控制算法，使系统的输出渐进一致地收敛于参考模型的理想输出，解决了对称滑阀控非对称液压缸系统存在的动态性能不对称，系统精度低，稳定性差，频宽窄和滞后大等问题。关键词：阀控非对称缸自适应控制模型参考误差多项式中图分类号：TP271_3液压缸有杆腔的流量为0前言q2=Gwx．V1-P>2(2)非对称缸系统具有占用工作空间小、系统构造当<0时，简单、结构紧凑、承载能力大的优点，因而得到了液压缸无杆腔的流量为广泛的应用。为了得到较好的性能，传统方法是采q1=Gwx．VI-P>1(3)用非对

3、称阀控非对称缸，但由于非对称阀工艺性难，成本昂贵，限制了其应用范围，而对称四通伺服阀，液压缸有杆腔的流量为———一与非对称四通伺服阀相比，具有加工相对简单、成本低等优点，因此在液压控制系统中的应用较为普qGwxv√一p2)(4)遍。对称滑阀控制非对称缸系统中液压缸活塞两侧式中cn——滑阀的流量系数有效面积不等，使两个运动方向上系统的开环增益W——阀口面积梯度不相等、系统的某些参数变化而造成换向时容易产——阀心位移生较大压力突变，系统振动，两个运动方向上的动P——液压油密度态特性不对称等现象。为解决这个问题采用基于误P

4、——油源压力差多项式的参考模型自适应控制的方法，使对称阀P，P：——无杆腔和有杆腔压力控制非对称缸系统具有与对称阀控制对称缸系统等qvl,q：——无杆腔和有杆腔流量同的动态特性。从而实现了用软件控制的方法替代1．2液压缸的流量连续性方程了用非对称阀控制非对称缸硬件解决的问题。无论Xv>0还是Xv<0液压缸有杆腔和无杆腔的流量方程可以统一表示为如下两个方程。1阀控非对称缸的数学模型有杆腔对阀控非对称缸系统的建模是采用如下三个=++CePl+ci(Pl-P2=基本方程。1．1滑阀的压力一流量特性方程+4詈+ce+ci(P

5、l～)=当Xv>0时，液压缸无杆腔的流量为df+4詈df+(c。+Ci)Cip：‘(5)——一无杆腔q1=GWXv^(p一P1)(1)一～一CeP2+Cic黑龙江省自然科学基金资助项目。20050530收到初稿，2005~22收到一df+‘詈df-Cep2+Ci(Pl=修改稿维普资讯http://www.cqvip.com2006年8月吴振顺等：基于误差多项式的模型参考自适应控制在阀控非对称缸系统中的应用57一+詈㈣主羹兰曩式中，——无杆腔和有杆腔的容积缸系统具有同样的形式。ce，ci——液压缸的外泄漏系数和内泄漏系

6、数，，，．2参考模型的选择4，——液压缸无杆腔和有杆腔的有效作用面积参考模型应该具有良好的稳定性，快速性和准设活塞初始位置选择恰当时，恰好有=确性。这里采用一个经校正的阀控对称缸系统的传0=Vo=vt／2，且作微小位移运动则有4《vt／2、_递函数作为参考模型，并对该参考模型进行了加速及《vt／2，因此，方程式(5)，(6)可简化为度校正，从而提高了参考模型系统的阻尼比使之=睾+4詈+(ce+ci)(7)近似为0．707；同时提高了参考模型的增益使其具有较高的精度和较大的频宽，参考模型的开环伯德如一+詈_(ce+ci

7、)cp-(8)图1所示。1．3液压缸的力平衡方程20∞04Pl一+詈++(9)一20式中m——液压缸等效负载质量-40粤一6O一一粘性摩擦因数，-80———负载的弹性系数1OO1一一外负载力角频率o／(rad·S一1)由以上三个基本方程就可以建立阀控非对称(a)缸系统的较精确的模型。由阀的压力一流量方程经线性化，并与液压缸-90的流量连续性方程及缸的力平衡方程联立可以求得—135该动力机构的输出方程如下一18O一鲁一—225=]角频率o／(rad·S-1)(b)X>0(10)图1参考模型的开环伯德图一鲁一从伯德图可以

8、看出该系统的穿越频率为==96．5rad／S，所以系统频宽较大，因为一般的液压伺服系统工作频率较低，因而要求该系统在工作频率小于5Hz时仍具有较高精度是没有问题的，同时系统具有足够的相位裕量(66。)和幅值裕量式中kqk——活塞正反向运动时的流量增益(13．8dB)，从而保证了该系统具有良好的稳定性。，z——有杆腔与无杆腔有效面积比可认为该系统