液控导向机构控制仿真研究.pdf

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1、HvdraulicsPneumatics&Seals／NO．05．2013液控导向机构控制仿真研究袁朝辉，张苗苗(西北工业大学自动化学院，陕西西安710129)摘要：该文推导了单个液控导向机构的状态空间模型，针对液控导向钻井机构具有的参数不确定性、负载干扰等非线性特点。提出了一种使用终端滑膜面的模糊滑膜控制算法。采用的终端滑膜面，可以保证系统在有限的时间内收敛到稳定值，通过设计模糊调节器柔化滑膜控制的输出能有效地削弱抖振的影响，并兼顾了系统的动、静态性能指标与控制算法的鲁棒性。最后，对液控导向机构进行建模仿真。并与传统的PID控制进

2、行比较，验证了算法的有效性。关键词：液控导向机构；模糊滑膜控制；终端滑膜面；仿真中图分类号：THl37．TE928文献标识码：A文章编号：1008—0813(2013)o5—0025—04ControlandSimulationStudyontheHydraulicControlOrientedSystemYUANZhao——hui,ZHANGll~ao——miao(SchoolofAutomation，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi’an710129，China)Abstract：Th

3、isarticlededucesthestate—spacemodelofasinglehydrauliccontrolorientedsystem．Afuzzyslidingmodecontrolusingtheterminalslidingsurfaceisproposedforthosenonlinearcharacteristicslikeparameteruncertaintyandloaddisturbances．Thesystemconvergestoastablestateinalimitedtimebyusingt

4、heterminalslidingsurface．Theoutputofthedesignedfuzzycontrollercanweakenthebufetefectivelywhichistakingintoaccountofthedynamicandstaticperformancesofthesystemtherobustnessofthecontrolalgorithm．Atlast，wesimulatethehydrauliccontrolorientedsystem，andthencomparedwiththetrad

5、itionalPIDcontrolalgorithmwhichverifiestheefectivenessofthedesignedalgorithm．Keywords：hydrauliccontrolorientedsystem；fuzzyslidingmodecontrol；terminalslidingsurface；simulationO引言的本质非线性、参数不确定及干扰等因素使得对系统难以建立精确的数学模型，因此，如何实现系统快液控导向机构如图1所示是在导向钻井中得到广速、高精度的控制是推动导向钻井发展的关键技术泛应用的

6、产生导向力的工具。由于液控导向机构存在之一。91O滑膜变结构控制【-2]是一种特殊的非线性控制模式，3号筒对系统的干扰和参数摄动具有完全的自适应性和很强的鲁棒性。常见的模糊滑膜控制[31通过模糊控制器来柔化滑膜不连续控制的输出，削弱抖振的影响，使其达到2号筒最佳的调节效果。而模糊控制是以操作人员的经验为基础，没有精确的数学模型，在很大程度上依赖人的经验，并且系统很难快速的趋于稳定。l号筒为此针对液控导向钻井机构的线性不确定性提出了一种基于终端滑膜面的模糊滑膜控制器。通过设计l一液压油囊2一调速电机3一减速器4一定量泵5、7一滤油器终

7、端滑模面使系统在有限时间内趋于稳定．并且全部6一溢流阀8一电磁换向阀9-LVDT位移传感器的控制律是通过积分不连续控制获得的，如此来减小1O一液压缸11-18一油路抖振的影响。图1液控导向机构原理图1液控导向钻井机构模型收稿13期：2012—12—041．1系统方程作者简介：~(1964一)，男，安徽舒城人，教授，主要研究方向为液压伺无刷直流电机的数学模型用方程表示为：服控制、控制理论与控制工程。2S液压气动与密封／2013年第05期式中～活塞与负载折算到活塞上的总质量：Ue=E+Ld+RIat活塞与负载运动的粘性阻尼系数：E=KW

8、K——负载弹簧刚度；Ia：TefKt卜外干扰力。1．2系统状态空间模型=+十。设8=A／A，根据液压缸的流量方程(3)和(4)可得：式中——电枢电压；卜电枢反电动势，E=KW，K为感应电动势丝霉A旦：A㈤系数：ql——电枢绕组内阻：引