柱塞缸电液伺服系统性能分析与控制策略研究.pdf

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1、2012年6月机床与液压Jun．2012第40卷第11期MACHINETOOL＆HYDRAULICSVo1．40No．11DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2012．11．014柱塞缸电液伺服系统性能分析与控制策略研究胡永涛，曹跃进(西安工程大学电子信息学院，陕西西安710048)摘要：以30MVA钛渣电弧炉电极控制系统的液压动力元件柱塞缸为例，给出其位移、速度及力与控制信号之间的关系，并分析柱塞缸伺服系统的动特性。采用基于状态变量的模型参考自适应控制方法并利用Lyapunov稳定性理论寻求自

2、适应律，使系统状态收敛，改善了系统控制特性，并获得了较好的控制效果。关键词：柱塞缸；电液伺服系统；模型参考自适应控制中图分类号：TP215文献标识码：A文章编号：1001—3881(2012)11—047—3PerformanceAnalysisandControlStrategyStudyforPist0nCylinderElectro-hydraulicServoSystemHUYongtao。CA0Yuejin(CollegeofElectricalandInformation，Xi’anPolytechnic

3、University，Xi’anShannxi710048，China)Abstract：Takingthehydraulicpowerunitsplungertypecylinderof30MVAarcfurnaceoftitaniumslagastheresearchobject，therelationshipbetweendisplacement，velocity，forceandcontrolsignalwasgiven，andthedynamiccharacteroftheplungercylinderse

4、lwosystemwasanalyzed．ThemodelreferenceadaptivecontrolmethodbasedonstatevariableandLyapunovstabilitytheorywereusedtoquestadaptivelaw．SotheconvergencestateisachievedtOimproveitscontrolcharacter，andprominenteffectisreceived．Keywords：Plungertypecylinder；Electro—hyd

5、raulicseITosystem；Modelreferenceadaptivecontrol工业场合常采用对称缸和非对称缸作为电液伺服为P，另一工作腔堵塞，油源压力P，回油压力P。系统的执行元件，柱塞缸的应用则比较少见，一般成阀芯左移时，油液流入柱塞缸容腔，这时阀芯压降组使用在冶金行业压下装置中和电弧炉的电极控制系P=p-p。阀芯右移时，油液从柱塞缸流出，压降统中，单独用作电液伺服系统则比较少见。作者以PP—PR030MVA钛渣电弧炉电极电液伺服控制系统为研究对1．2系统的基本方程象，分析了柱塞缸电液伺服系统的动态

6、特性，并采用系统基本方程有]：模型参考自适应控制策略改善系统的控制特性，仿真Ap=my+B夕+rag+sgn(夕)(1)表明了控制策略的正确性。Q=A夕++c=p(2)1柱塞缸电液伺服系统动特性1．1柱塞缸电液伺服系统工作原理⋯Q=Kv，(3)30MVA钛渣电弧炉电极电液伺服控制系统柱塞：(4)缸电液伺服系统原理图见图1。sgnc夕=2uc夕一={l_耄季三c5，式中：Y为柱塞从初始位置的位移，A为柱塞有效工作面积，P为柱塞承受压力，m为动件质量，包括柱塞缸、电极夹持臂、电极等质量，为黏滞系数，g为重力加速度，，为摩

7、擦力，图2中的为静摩擦，为库仑摩擦，Q为流人容腔的流量，为柱塞在某图130MVA钛渣电弧炉电极电液伺服控一位置时柱塞缸容积，口为液压介质体积弹性模量，制系统柱塞缸电液伺服系统原理图C为柱塞缸泄漏系数，K为伺服阀比例系数，，为伺伺服阀的一个工作腔接柱塞缸容腔，其中压力服阀电流，为液压弹簧刚度。收稿日期：2011—04—27作者简介：胡永涛，在读研究生，研究方向为非线性系统、自适应控制。E—mail：hutao567@yahoo．corn．ca。·48·机床与液压第40卷J1．3系统动特性由式(10)可知：在夕=0时p不

8、连续，式＼

9、：、—一(10)不能作线性化处理，夕>0或夕<0时动特性不—————、对称。由式(9)可知：T(s)中包含变量，(夕)项表示在=0时阻尼有突变。图2枉基缸肇璨力不蒽图2控制策略对式(5)求导，可得：当控制系统采用状态方程描述，且状态完全可观测，可用系统的状态变量来构成自适应控制率。系d[sgn(夕)]：2(夕)=f：(6)统可观测状