双液压缸同步精确控制技术研究.pdf

《双液压缸同步精确控制技术研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、务匐似双液压缸同步精确控制技术研究ResearchonsynchronouscontroltechnologyofduaIhydrauliccylinders宋云艳SONGYun．yan(长春职业技术学院工程技术分院，长春130000)摘要；针对液压同步控制普通存在的问题，对双缸液压驱动提升系统展开研究，在交叉耦合控制方法的基础上提出一种单神经元PID控制策略，克服了传统PID控制策略不能在线整定的缺点；同时通过有监督Delta学习规则对神经元连接权系数进行调整，提高了同步控制精度。仿真及实验结果表明，所采用

2、的方法能有效地提高双液压同步控制精度，可将误差控制在允许范围内。关键词：同步控制；单神经元；PID控制；仿真中囝分类号：TH69文献标识码：A文章编号：1009—0134(2014)07(下)一0019-03Doi：10．3969／J．Issn．1009-0134．2014．07(下)．050引言目前应用于液压同步上的控制方法很多，大大型机械设备因布局、结构等原因，常需要部分都采用主从控制方式⋯，即以一个执行元件的采用两个液压缸共同带动负载进行工作，因此要输出信号为目标，对其他执行元件进行控制，实求两个液压缸

3、速度保持一致，即需对其进行同步现同步的目的，这种方法可以取得较好的控制效控制。图1为双缸液压提升系统结构，由于元件结果，但不适合负载变化很大的场合。在控制策略构误差、压力波动、外部干扰，流固耦合等因素上，应用最多的是PID控制】，该方法简单，易实的影响，常常出现同步误差，使系统工作性能大现，但因不能实时在线调整参数，在应用上受到大下降，甚至发生事故。为此，采用何种控制方很大的局限。本文以双缸液压提升系统为对象，式及控制策略，提高同步控制精度，是目前最受对其同步控制方法进行了深入研究，针对液压传关注的问题。动非

4、线性、时变性的特点，提出采用交叉耦合控制方式，并把传统PID与神经网络相结合，即单神经元PID控制策略。仿真与实验结果表明，所采用的方法可以获得较好的同步精度，取得了预期的效果，有一定应用价值。1双缸液压驱动系统数学模型双液压缸提升系统是由两个电液比例伺服阀控制完全相同的两个液压缸，实现对负载的提升，活塞与负载之间采用钢索连接。为保证负载平稳上升和下降，要求两个液压缸提升速度完全一致。为降低同步误差，提高同步控制精度，首先对系统的动态特性进行研究。对图l中系统的负载进行了受力分析，建立系统的数学模型口川。图1

5、双缸液压提升系统结构收稿日期：2014-02-15作者简介：宋云艳(1973一)，女，副教授，硕士，研究方向为液压传动与控制。第36卷第7期2014-07(下)【1gll甸出1．1负载受力方程2_2_2神经元PID控制fl一一一PID控制是目前应用较多的一种控制策略，具1+2一mg=mx0有结构简单、易于实现的特点，但其本身不具备1一厶在线调整参数的功能，所以单纯采用PID控制难以式中：F，F：为液压缸的提升力；x。为负载质保证其控制精度。针对这一问题，采用神经元控心位移；In为负载质量；制与PID控制相结合

6、的控制策略，图3为交叉耦合L，L分别是两液压缸提升力对负载质心的力控制方法的单神经元PID控制器结构。臂：0为负载绕质心的转角。液压缸的流量连续性方程：Ql一(Pl-P2)一p。=+·(2)(PlmP2)一p：一Q2=+·誓(3)式中：V。，V：为液压缸有杆腔、无杆腔容积Ci，C。为缸体内、外泄漏系数；B。为流体弹性模量；Q，Q为进、出液压缸流体流量。图3采用交叉耦合形式的单神经元PID控制器结构2双缸同步控制策略研究在这个系统中，把两个液压缸活塞的位移偏2．1控制方式的选取差、速度偏差和无杆腔压力差三个反馈

7、信号，经针对液压系统非线性，时变性特点，采用交转换后作为单神经元PID控制器的输入，连接权系叉耦合控制方式，即两个液压缸都以一个理想的数通过有监督Delta学习规则进行调整I】，其规则输入为目标，进行跟踪控制；再把两个输出结表达式为：果的差也作为一个附加的信号反馈到输入端，从而实现输入信号和偏差信号的耦合，如图2所示。+1)=(1一c)(f)+11fz(t)xi(t)(5)则可以得到单神经元PID控制器的表达式为：Au(t)=XEY,(f)(f)]／[(∑(f)]i=1i=1()=一1)十au(t)wi(t+

8、1)：(1一c)(f)+11z(t)xi(t)(6)(f)=e(f)图2采用交叉耦合方式的双缸同步控制系统方框图x2(t)=P(f)一e(t—1)x3(t)：e(f)一2e(t一1)+e(t一2)2．2控制策略2_2．1神经元控制3仿真与实验人工神经元基于人脑神经元的结构与特征，3。1仿真分析可以看用是一种多输入到单输出的映射关系m，若为了验证控制策略的的合理性，把单神经元定义：=1，2，3，．．．