[发明专利]电液位置伺服系统稳定条件推导方法

说明书

本发明提供了电液位置伺服系统稳定条件推导方法，其内容包括：(1)根据电液位置伺服系统数学模型和模型信息传递关系，推导出负载位移扰动量与伺服阀阀芯位移扰动量之间的关系式一；(2)根据电液位置伺服系统位移反馈和控制部分的数学模型，推导出伺服阀阀芯位移扰动量与负载位移扰动量之间的关系式二；(3)根据关系式一和关系式二分别推导的传递关系，建立位置闭环系统扰动量的传递框图；(4)利用波波夫频率判据，判定位置闭环控制时的绝对稳定性；(5)根据波波夫定理，推导出电液位置伺服系统的绝对稳定条件。本发明能够以传统的传递函数为依托，摆脱了重新构造判定函数的困境，可快速准确推导出电液位置伺服系统的绝对稳定条件。

技术领域

本发明涉及液压系统稳定性判断技术领域，尤其涉及电液位置伺服系统稳定条件推导方法。

背景技术

电液位置伺服系统是工业装备和国防装备的核心控制系统，其工作的可靠性是保证设备高精度、高速、连续稳定运行的关键。在工业领域，广泛用于工程机械执行机构控制系统、轧钢机械液压压下系统、机械手控制系统等；在国防领域，广泛用于导弹的自动控制系统、雷达的跟踪系统、飞机的舵面控制系统、舰艇的操舵装置和坦克火炮的稳定装置等。该系统一旦发生失稳，轻则造成停机或影响产品质量，重则将会使整个生产线瘫痪，造成巨大的经济损失，甚至发生机毁人亡的灾难事故，产生严重的社会影响。因而，对电液位置伺服系统稳定条件进行探索，进而采取实时有效的控制措施，是国民经济发展的急需。

目前，国内外学者对电液伺服系统动态特性的研究也较多，且多数习惯于采用以下两种方法：第一，通过传递函数机理建模后，用MATLAB/Simulink等仿真软件进行仿真；第二，利用专业的液压系统仿真软件AMESim、EASY5、DSHplus、20-Sim、Hopsan等对系统动态特性进行仿真研究。但是，关于电液位置伺服系统稳定条件的理论推导还较为鲜见。基于李雅普诺夫方法的系统稳定性判据，只是判别系统稳定性的充分条件，具有一定的保守性，且在应用中不易构造出所需要的Lyapunov函数。然而，电液位置伺服系统是一种影响参数较多的典型非线性闭环控制系统，动态特性复杂多变，影响其稳定性的因素较多，如果失稳则必将会影响其负载的振动特性。当系统处于某些工作状态时极有可能会诱发非线性振动，如果对于其稳定条件不能有效掌握并及时地加以有效控制，将很可能会导致系统发生重大振动事故。因此，亟需探索一种电液位置伺服系统稳定条件推导方法。

发明内容

针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种电液位置伺服系统稳定条件推导方法，为电液位置伺服系统稳定条件的推导提供理论指导。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

电液位置伺服系统稳定条件推导方法，具体包括如下步骤：

步骤(一)：根据电液位置伺服系统数学模型和所述数学模型中的信息传递关系，推导出负载位移扰动量Δx与伺服阀阀芯位移扰动量Δx_v之间的关系式一；

步骤(二)：根据电液位置伺服系统位移反馈部分和控制部分的数学模型，推导出伺服阀阀芯位移扰动量Δx_v与负载位移扰动量Δx之间的关系式二；

步骤(三)：根据关系式一和关系式二分别推导的传递函数，建立位置闭环系统扰动量的传递框图；

步骤(四)：利用波波夫频率判据，判定位置闭环控制时的绝对稳定性；

步骤(五)：根据波波夫定理，推导出电液位置伺服系统的绝对稳定条件。

进一步，步骤(一)中所述负载位移扰动量Δx与伺服阀阀芯位移扰动量Δx_v之间的关系式一为：