[發(fā)明專利]變排量變壓力調(diào)節(jié)負(fù)載匹配電液位置跟蹤控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610976709.4
• 申請(qǐng)日: 2016-11-07
• 公開（公告）號(hào): CN106640809B
• 公開（公告）日: 2018-04-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李晶;廖攀;辛東華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 同濟(jì)大學(xué)
• 主分類號(hào): F15B13/02
• 分類號(hào): F15B13/02;F15B13/16
• 代理公司: 上海科盛知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司31225
• 代理人: 翁惠瑜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電液位置跟蹤控制方法，尤其是涉及一種變排量變壓力調(diào)節(jié)負(fù)載匹配電液位置跟蹤控制方法。

背景技術(shù)

電液位置伺服系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于飛機(jī)舵面控制、機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)、機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片俯仰角控制等領(lǐng)域。傳統(tǒng)的電液位置伺服系統(tǒng)使用定量泵+溢流閥供油單元或恒壓變量泵供油單元向負(fù)載提供恒定壓力，而負(fù)載所需的壓力是變化的，供油壓力與負(fù)載壓力不相等導(dǎo)致負(fù)載伺服閥上產(chǎn)生壓降，造成能量損失，整個(gè)系統(tǒng)的能量利用率低。另一方面，若僅僅降低供油壓力來節(jié)能，會(huì)使傳統(tǒng)的位置反饋控制響應(yīng)速度變慢，位置控制特性變差。為了在節(jié)能的同時(shí)保持甚至提高位置控制性能，需要更有效的電液位置控制方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種變排量變壓力調(diào)節(jié)負(fù)載匹配電液位置跟蹤控制方法，減少壓差損失達(dá)到節(jié)能目，同時(shí)提高液壓缸位置跟蹤精度。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

一種變排量變壓力調(diào)節(jié)負(fù)載匹配電液位置跟蹤控制方法，包括以下步驟：

1)獲取液壓缸速度信號(hào)v_d，計(jì)算伺服閥開度前饋控制量S_v,d：

S_v,d＝v_d×K_s

其中，K_s為控制系數(shù)；

2)根據(jù)所述伺服閥開度前饋控制量S_v,d以及液壓缸位置信號(hào)x_d和負(fù)載需求，使用逆模型法反求泵出口壓力前饋控制量P_p,d和泵變量控制閥前饋控制量q_a,d；

3)獲取泵斜盤傾角泵出口壓力P_p、液壓缸位移x和液壓缸負(fù)載壓力P_L，根據(jù)所述泵出口壓力前饋控制量和泵變量控制閥前饋控制量采用線性反饋方法獲得變量控制閥實(shí)際控制量q_a，采用Backstepping方法獲得伺服閥實(shí)際控制量S_v，實(shí)現(xiàn)液壓缸位置跟蹤控制。

所述控制系數(shù)K_s通過以下公式計(jì)算：

其中：

式中，K_q為伺服閥流量系數(shù)，A_c為液壓缸活塞有效面積，β為油液彈性模量，T_c為前饋控制器運(yùn)算周期，V_c0為初始位置時(shí)液壓缸左右兩腔容積，F(xiàn)為負(fù)載力，m為液壓缸運(yùn)動(dòng)部件質(zhì)量，a_dmax、v_dmax、x_dmax分別為液壓缸加速度信號(hào)、速度信號(hào)和位置信號(hào)的最大值。

所述步驟2)中，使用逆模型法求出泵出口壓力前饋控制量P_p,d具體為：

其中：

式中，B為液壓缸速度粘滯系數(shù)，A_c為液壓缸活塞有效面積，F(xiàn)為負(fù)載力，m為液壓缸運(yùn)動(dòng)部件質(zhì)量，P_L,d為液壓缸前饋壓力，β為油液彈性模量，V_c0為初始位置時(shí)液壓缸左右兩腔容積，Q_L,d為液壓缸前饋流量，K_q為伺服閥流量系數(shù)，Sgn為符號(hào)函數(shù)。

所述步驟2)中，使用逆模型法求出泵變量控制閥前饋控制量q_a,d具體為：

當(dāng)q_a,d<0時(shí)，

當(dāng)q_a,d≥0時(shí)，

式中，為變量泵斜盤傾角前饋量，A_a、r_a分別為泵變量缸活塞面積和等效運(yùn)動(dòng)半徑，V_p為泵出口容腔體積，K_qleak為泄漏系數(shù)，k_p表示泵流量系數(shù)。

所述步驟3)中，采用線性反饋方法獲得變量控制閥實(shí)際控制量q_a具體為：

q_a＝q_a,d+q_a,c