基于最小二乘法的比例阀建模和参数辨识

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1、2011年3月机床与液压Mar．2011第39卷第5期MACHINETOOL&HYDRAULICSV01．39No．5DOI：10．3969／j．issn．100l一3881．2011．05．038基于最小二乘法的比例阀建模和参数辨识蒋威，高钦和，李天义(第二炮兵工程学院，陕西西安710025)摘要：采用有效通流面积参数描述比例阀阀口流量与阀口压降之间的关系并建立其模型。基于FESTO液压实验平台搭建液压回路，根据采集的实验数据，采用最小二乘法辨识模型参数，得到比例阀的有效通流面积和控制信号的二阶传递函数。实验结果证明了该方法的正确性和可行性。关键词：比例阀；有效通流

2、面积；最小二乘法；辨识中图分类号：TP271文献标识码：A文章编号：1001～3881(2011)5—113—2TheModelingandParametersIdentificationofProportionalValveBasedontheLSJIANGWei，GA0Qinhe，LITianyi(TheSecondArtilleryEngineeringCollege，Xi’anShaanxi710025，China)Abstract：Theeffectiveorificeareawasadoptedtodepicttherelationshipbetweent

3、heflowandthepressuredropandthemodelwasbuilt．TheproportionalhydrauliccircuitisrealizedbasedontheFESTOhydraulicplatform，andtheLeastSquaremethodisadopt—edtoidentifythemodelparametembasedontheexperimentaldata．Theresultprovesthemethod’Scorrectnessandthefeasibility．Andthesecondordertransferfu

4、nctionbetweentheefectiveorificeareaandthevalvecontrolsignalisbuilt．Keywords：Proportionalvalve；Effectiveorificearea；Leastsquaremethod；Identification电液比例阀是以传统的工业用液压阀为基础，采Q：CA用比例电磁铁等电一机械转换器件驱动阀芯运动，改变阀口面积以完成与输人信号成比例的压力、流量输式中：Q为阀口流量；P为油液密度；P。为进油口压出的液压元件。电液比例阀凭借性价比高、抗污染能力；P．为出油口压力；A为阀口开口面积。力强

5、等优点，在现代液压领域得到了广泛的应用⋯。比例阀的阀口开口大小与阀芯位移、阀口形状和目前比例阀建模有两种方法：(1)将比例阀作开口最大面积等因素有关，一般采用阀口梯度来计算为一个简单的线性元件，认为阀口开口面积与控制信阀口开口大小与阀芯位移的关系，阀口梯度与比例阀号成线性比例关系；(2)从比例阀结构出发，在电的结构参数有关，不同的比例阀的阀口梯度是不一样磁学和牛顿力学的基础上建立阀芯的动力学方程。第的。作者采用有效通流面积描述通过阀口的流量与阀一种方法显得过于简单，第二种方法适用于比例阀的口前后压差的关系(见式(2))，达到简化模型、减元件设计和仿真分析。作者采用有效

6、通流面积的概念少计算量的目的。描述阀口流量与阀口压降间的关系，采用最小二乘法Q(2)辨识相关模型参数，适用于比例液压回路的仿真和分析。基于FESTO液压试验台，通过实验验证了方法以比例阀的一个阀口作为研究对象，建立阀口的的可行性。有效通流面积与比例阀控制电压的函数关系，作者采1采用有效通流面积的电液比例方向阀建模用一个二阶离散差分方程描述比例阀的有效通流面积电液比例方向阀是一种同时具有方向控制功能和与比例阀控制信号的关系，见式(3)流量控制功能的液压元件，比例电磁铁驱动阀芯运Y(k)+口Y(k一1)+a2y(k一2)=b“(k一1)+动，阀芯位移与通过比例电磁铁的驱动

7、电流有关，实b2u(k一2)(3)现对阀口开口大小的控制，在保证阀口前后压差一致辨识的目的就是根据观测数据，辨识目标系统的的前提下，通过阀口的流量与驱动电流成线性关系。模型结构，或在已知模型结构的基础上，辨识模型中通过阀口的流量方程见式(1)。的未知参数。作者是在已知模型结构的前提下辨识比收稿日期：2010～03—15作者简介：蒋威(1981～)，男，博士研究生，主要从事液压传动与控制系统方面的设计、建模和故障诊断工作。电话：15029556610，E—mail：panzer_．jw@yahoo．com．cn。·114·机床与液压第39卷例阀模型的参