[發明專利]一種液壓材料試驗機控制模式的在線跟蹤平滑切換方法

有效

• 申請號: 201810960953.0
• 申請日: 2018-08-22
• 公開（公告）號: CN109212967B
• 公開（公告）日: 2020-11-20
• 發明（設計）人: 陳章位;李潮
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04;G01N3/02
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 黃歡娣;邱啟旺

本發明公開了一種液壓材料試驗機控制模式的在線跟蹤平滑切換方法，該方法根據切換前后兩種控制模式驅動電壓的誤差進行閉環學習待切換模式的輸入信號，使得切換實際驅動系統的驅動信號在切換瞬間保持不變，從而使切換后控制模式的閉環形成過程中，不會出現位移、載荷或者應變的沖擊。本發明所述方法可以在材料試驗機中通用，在任意兩個控制通道之間可以實現平滑切換，在切換過程中不會對試件造成損害，滿足各種試驗標準的要求。

技術領域

本發明涉及液壓材料試驗機控制領域，具體涉及一種用于控制模式平滑切換的在線跟蹤方法。

背景技術

材料試驗機是用來測試各種材料(如金屬、非金屬、復合材料等)、機械零件和工程結構等在不同條件下的物理機械性能的儀器。為了滿足各種不同試驗標準和各種材料的試驗需求，材料試驗機的控制軟件需要有較大的靈活性，針對其控制方式而言，一般需要有位移、載荷、應變控制模式。在試驗過程中，經常需要在各種控制模式之間進行靈活組合測試，根據國際通用試驗標準的要求，在各種控制模式切換過程中必須保證平滑切換，即在切換過程中不會產生載荷沖擊。

現有的控制策略主要是通過調整控制閉環的輸入信號，使得當前閉環控制下的系統誤差與待切換控制模式下的系統誤差的差值近似為零。此方法只適合與靜態的切換。對于不同的控制模式，系統的傳遞函數和控制器參數都不相同，因此，很難達到完全的平滑切換。

發明內容

本發明針對現有技術的不足，提出了一種液壓材料試驗機控制模式的在線跟蹤平滑切換方法，根據切換前后兩種控制模式驅動電壓的誤差進行閉環學習待切換模式的輸入信號，使得切換實際驅動系統的驅動信號在切換瞬間保持不變，從而使切換后控制模式的閉環形成過程中，不會出現位移、載荷或者應變的沖擊。

本發明采用如下技術方案：

一種液壓材料試驗機控制模式的在線跟蹤平滑切換方法，其特征在于，所述液壓材料試驗機各個通道均采用PID控制方式；根據切換前后兩種控制模式的驅動電壓的誤差，獲得學習信號；通過PI跟蹤器閉環學習待切換模式的學習信號，使得切換后的驅動電壓能夠實時跟蹤切換前的驅動電壓，因此，實際驅動系統的驅動信號在切換瞬間保持不變，切換后控制模式的閉環形成過程中，不會出現位移、載荷或者應變的沖擊。

從控制通道1切換到控制通道2的一般過程如下：

當控制模式處于通道1時，通道1的閉環形成，此時控制通道1的PID-1控制器的驅動電壓的計算方式為：

式中，P₁是通道1的比例系數，I₁是通道1的積分系數，D₁是通道1的微分系數。e₁(t)是通道1的指令信號與輸出反饋信號的差。

控制通道1的驅動電壓u₁(t)輸出給伺服閥，驅動伺服閥閥芯運動，從而使液壓油流入油缸使油缸作動。

與此同時，控制通道2的PID-2控制器也處于工作狀態，且采用PI跟蹤器來學習控制通道2的輸入指令信號，使得控制通道2的驅動電壓u₂(t)能夠實時跟蹤u₁(t)。學習過程描述為：

learn_1-2(t)＝Pe₃(t)+I∫e₃(t)dt