[发明专利]变排量变压力调节负载匹配电液位置跟踪控制方法

权利要求书

1.一种变排量变压力调节负载匹配电液位置跟踪控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)获取液压缸速度信号v_d，计算伺服阀开度前馈控制量S_v,d：

S_v,d＝v_d×K_s

其中，K_s为控制系数，通过以下公式计算：

Ks≤2KqAcCmax,vd≥0AcKqplim,d,vd<0]]>

其中：

Cmax=βvdmaxTcVc0-Acxdmax]]>

plim,d=madmax+FAc]]>

式中，K_q为伺服阀流量系数，A_c为液压缸活塞有效面积，β为油液弹性模量，T_c为前馈控制器运算周期，V_c0为初始位置时液压缸左右两腔容积，F为负载力，m为液压缸运动部件质量，a_dmax、v_dmax、x_dmax分别为液压缸加速度信号、速度信号和位置信号的最大值；

2)根据所述伺服阀开度前馈控制量S_v,d以及液压缸位置信号x_d和负载需求，使用逆模型法反求泵出口压力前馈控制量P_p,d和泵变量控制阀前馈控制量q_a,d；

3)获取泵斜盘倾角泵出口压力P_p、液压缸位移x和液压缸负载压力P_L，根据所述泵出口压力前馈控制量和泵变量控制阀前馈控制量采用线性反馈方法获得变量控制阀实际控制量q_a，采用Backstepping方法获得伺服阀实际控制量S_v，实现液压缸位置跟踪控制；

所述步骤2)中，使用逆模型法求出泵出口压力前馈控制量P_p,d具体为：

Pp,d=2×(QL,dKqSv,d)2+Sgn(Sv,d)PL,d]]>

其中：

PL,d=mx··d+F+Bx·dAc]]>

QL,d=Acx·d+Vc02βP·L,d]]>

式中，B为液压缸速度粘滞系数，A_c为液压缸活塞有效面积，F为负载力，m为液压缸运动部件质量，P_L,d为液压缸前馈压力，β为油液弹性模量，V_c0为初始位置时液压缸左右两腔容积，Q_L,d为液压缸前馈流量，K_q为伺服阀流量系数，Sgn为符号函数；

所述步骤2)中，使用逆模型法求出泵变量控制阀前馈控制量q_a,d具体为：

当q_a,d<0时，

当q_a,d≥0时，

式中，为变量泵斜盘倾角前馈量，A_a、r_a分别为泵变量缸活塞面积和等效运动半径，V_p为泵出口容腔体积，K_qleak为泄漏系数，k_p表示泵流量系数；

所述步骤3)中，采用线性反馈方法获得变量控制阀实际控制量q_a具体为：

q_a＝q_a,d+q_a,c

式中，为泵斜盘倾角误差，为变量泵斜盘倾角前馈量，e_p为泵出口压力误差，e_p＝p_p,d-p_p，λ_p分别为斜盘倾角和泵出口压力的反馈系数；

所述步骤3)中，采用Backstepping方法获得伺服阀实际控制量S_v具体为：

Sv=KqSv,dPp,d-Sgn(Sv,d)PL,d-eQLKqPp-Sgn[KqSv,dPp,d-Sgn(Sv,d)PL,d-eQL]PL]]>

其中：

eQL=2δ3βAcVc0y2z3+δ3z3α·2-K3z32-Acmδ2z2z32δ3βVc0z3-δpβVpep]]>

z₃＝y₃-α₂

α2=mAc(By2+α·1-K2z2-δ1δ2z1)]]>

z₂＝y₂-α₁

α₁＝-K₁z₁

z₁＝y₁

式中，e_p为泵出口压力误差，e_p＝p_p,d-p_p，V_p为泵出口容腔体积，y₁为液压缸位移误差，y₁＝x_d-x，y₂为液压缸速度误差，y₂＝v_d-v，y₃为液压缸压力误差，y₃＝P_L,d-P_L，δ₁、δ₂、δ₃、K₁、K₂、K₃为大于0的反馈控制参数，δ_p为大于0的压力反馈控制参数。

2.根据权利要求1所述的变排量变压力调节负载匹配电液位置跟踪控制方法，其特征在于，该方法还包括：根据所述变量控制阀实际控制量q_a获得控制阀开度控制信号S_va：

当q_a<0时

Sva=qaKqcpa]]>

当q_a≥0时

Sva=qaKqcPp-pa]]>

式中，K_qc为变量控制阀的流量系数，p_a为变量缸的压力。