变负载刚度条件下被动式电液力加载装置研究

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3、＾。：＇论文化者签名惊＿＿日期２巧叫研究生学位论文版权使用授极声明本论文的研究成果归武汉科技大学所有，其研究内容不得臥其它单位的名义发表。本人完全了解武汉科技大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部ｎ（按照《武汉科技大学关于研究生学位论文收录了作的规定》热行）送交论文的复印件和电子版本，允许论文被会树和借關，同意学校将本论文的全部或部分内容编入学校认可的国家相关数据库进行检索和对外服务。论文作者签名：若制３指导教师签名：瓜化候若曰期：２，ｍ７

4、ADissertationSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterinEngineeringResearchofthePassiveLoadingElectro-HydraulicServoDeviceWithVariableElasticStiffnessLoadMasterCandidate：XiaoPengfeiMajor：MechanicalEngineeringSupervisor：Prof.JinXiaoho

5、ngWuhanUniversityofScienceandTechnologyWuhan,Hubei430081,P.R.ChinaNov.2015摘要被动式力加载装置可以在实验室的环境下为实验对象提供各种所需的加载力。如在船舶舵机的控制中被用来模拟水下液流产生的负载力。得益于电液伺服控制的输出力大、时间常数低、反应快、精度高和容易控制等优点，实验环境下越来越多采用电液方式来加载。本文以电液伺服位置系统为研究基础，寻求一种能够实时模拟与其位置相对应的弹性力被动式力加载装置。而电液被动式力加载装置的加载性能主要受

6、加载系统本身固有特性以及承载系统自身的位置扰动造成的多余力的影响。经过对大量文献资料的研读，在文中对目前国内外学者在被动式电液力加载系统研究上的成果进行了介绍。由此也明确了本文的研究重点。首先，为解决被动式力加载装置中制约其加载性能的最关键因素即多余力的问题，根据液压桥路及液阻理论，提出一种带有电液伺服式补偿阀的弹性力负载模拟器。通过加入一个伺服式补偿阀，用于排出位置扰动引起的强迫流量，来克服了多余力，据此建立其完成的物理模型和系统原理图。其次，充分考虑位置系统和力加载系统的相互耦合、相互影响的特点，选取适当的

7、液压元件确定元件参数，并建立其数学模型。在此基础上，对该模型进行深入讨论，确定多余力产生的基本原理，论证文中所述抑制多余力方法的有效性。在Simulink环境下进行建模仿真，通过仿真实验证明本文所述的补偿方案能够较为准确的复现指令力，对多余力的抑制也有良好表现，幅值误差低于1.3%，相位滞后约为0.03s。最后，从系统的控制策略着手进行优化，利用模糊PID对电液位置系统进行控制，以提高位置系统响应速度和位置精准度。利用BP神经网络PID对力加载系统进行控制，最大限度的加快响应时间并有效的抑制超调及多余力。通过控

8、制策略的优化，使得系统的幅值误差降低至1%，相位滞后减小到为0.02s以下。提升了本文所述被动式力加载装置的跟踪指令的精度和稳定性。关键词：弹性负载；被动式力加载装置；多余力；电液伺服阀；补偿IAbstractPassiveforceloadingsystemisusedinthelaboratoryenvironmentcanprovideavarietyofloadingforce