[發明專利]一種負載口獨立液壓系統的非線性流量建模與補償方法

有效

• 申請號: 202110090091.2
• 申請日: 2021-01-22
• 公開（公告）號: CN112925355B
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發明（設計）人: 陳正;李琛;姚斌
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G05D7/06
• 分類號: G05D7/06
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林超

本發明公開了一種負載口獨立液壓系統的非線性流量建模與補償方法。初始化實時信號采樣周期和系統參數；根據負載口獨立液壓控制系統中的傳感系統，采集負載口獨立液壓控制系統中液壓油缸的兩腔壓力、液壓泵出口的壓力、負載的運行位移和速度等有效系統信號；建立比例控制閥的比例閥模型，進而建立負載口獨立液壓控制系統的辨識用液壓系統模型；將有效系統信號輸入辨識用液壓系統模型中，辨識獲得系統參數等；根據系統參數等處理獲得補償量進而補償控制。本發明具有期望的閥流量補償功能，能夠提升系統控制精度。

技術領域

本發明涉及了液壓高精度控制領域的流量補償方法，具體是涉及了一種負載口獨立液壓系統的非線性流量建模與補償方法。

背景技術

電液系統由于具有高功率重量比，高負載能力和高耐用性等優點而在行業中受到廣泛青睞。對于電液運動控制系統，控制精度和操作效率是兩個主要特征。為了達到較高的控制精度，液壓閥流量控制系統是常見的選擇。但是，由于節流損失大，傳統的四通閥控制的液壓系統能效非常低。這個是由于進油口和出油口的機械耦合導致的。與傳統的四通閥控制系統不同，進口和出口流量在負載口獨立系統中是分離的。在這種系統中，腔室的單獨壓力調節成為可能。通過將系統壓力調節到較低水平，節流損失將大大降低。這可以節省大量能量而不會降低運動控制精度。

作為一種典型的閥門控制系統，負載口獨立液壓系統的性能在很大程度上取決于系統中所使用控制閥的特性。在工業應用中，與伺服閥相比，比例閥更常用。但是，比例閥自帶的流量非線性使得其難以應用在高精度閥控制系統中。閥流量非線性可能是由許多實際原因引起的，例如電磁閥中的磁飽和和磁滯效應，閥幾何形狀和閥芯缺陷，閥芯動力學特性。死區和非線性流量增益是閥門的兩個重要非線性。死區是指除非輸入電壓大于一定值，否則無法控制通過閥的流量的現象。這通常來自比例閥的重疊配置。非線性流量是指閥門輸入與流量之間的關系，不是簡單的線性關系。當閥門輸入從初始值增加時，閥門流量增益從零開始增加。當閥門輸入接近最大值時，閥門流量增益將減小。這可能是由閥中線圈電磁力非線性，制造精度和內部泄漏等原因導致的。為了獲得更好的控制性能，有必要對閥特性進行進一步建模。

發明內容

為了克服現有技術存在的不足，本發明提供一種負載口獨立液壓系統的控制閥流量非線性在線辨識和補償方法，改善系統的動態響應性能，完成高精度運動控制。

本發明的采用如下技術方案：

(1)初始化實時信號采樣周期T，初始化系統參數；

以上參數可以通過對系統的先驗知識和系統離線辨識獲得初始值和上下界。

(2)根據負載口獨立液壓控制系統中的傳感系統，采集液壓油缸的兩腔壓力、液壓泵出口的壓力、負載的運行位移和速度等有效系統信號；

(3)建立比例控制閥的比例閥模型；

(4)根據比例控制閥的比例閥模型建立負載口獨立液壓控制系統的辨識用液壓系統模型；

(5)將前面步驟獲得的有效系統信號輸入辨識用液壓系統模型中，對辨識用液壓系統模型采用最小二乘算法，實時辨識獲得系統參數以及無桿腔流量集總誤差名義值參數ΔQ_1n和有桿腔流量集總誤差名義值ΔQ_2n；

(6)最后根據系統參數以及無桿腔流量集總誤差名義值ΔQ_1n和有桿腔流量集總誤差名義值ΔQ_2n處理獲得負載口獨立液壓系統中比例控制閥的補償量進而進行補償控制。

所述(3)中的比例閥模型用以下公式表示：

A_ri＝[A_i1，A_i2，...，A_ij，...，A_in]^T