浅析matlab的液压伺服能耗优化控制器设计

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1、2014年8月机床与液压Aug．2014第42卷第16期MACHINET00L＆HYDRAULICSVo1．42No．16DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2014．16．040基于MATLAB的液压伺服能耗优化控制器设计盖永革，黄)11，万法伟(1．中国石油大学机电工程学院，山东青岛266580；2．中石化销售华南分公司，广东广州510000；3，中石油东方地球物理勘探公司，河北涿州072751)摘要：为了在保证控制精度的前提下降低系统能耗，建立了钻杆排放机械手液压系统的状态空间模型，并调用MAT—LAB的lqr()指令计算出最优二次型性能

2、指标极小的状态反馈矩阵，再将状态反馈矩阵输人到由Simulink、SimPowerSys—tems和Simhydraulics搭建的系统虚拟模型中进行仿真。通过比较仿真结果对性能指标的加权矩阵进行修正，得到了满意的控制器参数。仿真表明，优化后的控制器既能满足精度的需求又能明显降低电机的输出功率。关键词：转速可调泵；状态反馈；能耗优化；Simutink仿真；钻杆排放机械手中图分类号：TE9文献标识码：A文章编号：1001—3881(2014)16—127—4DesignofEnergyConsumptionOptimalControllerforHydraulicSe

3、rvoSystemBasedonMATLABGAIYongge．HUANGChuan．WANFawei(1．CollegeofMechanicalandElectricalEngineering，ChinaUniversityofPetroleum，QingdaoShandong266580；2．SouthBranchofSinopecSales，SINOPEC，GuangzhouGuangdong510000，China；3．BureauofGeophysicalProspectingInc．，CNPC，ZhuozhouHebei072751，China)Abst

4、ract：Inordertoreduceenergyconsumptionunderthepremiseofensuringprecisionofthepipehandlingmanipulator’Shy—draulicservosystem，thestate—spacemodelofthesystemwasestablishedandMATLAB’slqr()wasusedtocalculatethestatefeed—backmatrixoftheminimalperformanceindexoflinearoptimalquadratic．Thematrix

5、wassupposedtobeputintothevirtualmodelforsimulation，whichwasbuiltbyusingSimulink，SimPowerSystemsandSimhydraulics．Theweightingmatrixoftheperformanceindexwasmodifiedbycomparingthesimulationresultsandthesatisfactorycontroller’sparametersweregotten．Simulationresultsshowthattheoptimizedcontr

6、ollernotonlymeetstheprecisionrequirement，butalsoreducesthemotor’Soutputpowerobviously．Keywords：Speedvariablepump；Statefeedback；Energyoptimization；Simulinksimulation；Pipehandingmanipulator钻杆排放机械手安装在距钻台高26m的二层台流量控制阀。这样就构成了一个由转速可调泵与出口上，二层台空间有限且富余载荷较小，若能将轻便、比例流量阀复合控制的液压缸。现在需要解决的是：低能耗的转速可调泵

7、站安装在二层台上为机械手提供在满足位置跟踪精度的要求下，尽可能地降低伺服电动力，则可省去使用传统泵站油管需要爬高的麻烦。机的输出功率。对此，可先依据线性二次型最优控制转速可调泵及其应用于注塑机的相关研究参见文献原理，设计出一个基于模型的状态反馈控制器；然后[1—3]，如要将其应用于钻杆排放机械手还面临如利用由Simulink、SimPowerSystems和Simhydraulics搭下问题。建的虚拟系统对控制器进行测试，通过比较仿真结果已知机械手的关节液压缸皆顺序动作并且由换向来调整控制器参数，以达到期望的目的。阀换向，现只针对某一液压缸进行研究。该液压缸最1