[发明专利]电液力伺服系统灵敏度分析

说明书

电液力伺服系统灵敏度分析。本发明涉及一种电液力伺服系统矩阵灵敏度函数的计算方法，本发明考虑到基于电液力伺服系统非线性和鲁棒性，推导电液力伺服系统的数学模型，根据数学模型推导出相应的电液力伺服的灵敏度计算公式，确定出系统中各个参数对系统输出性能的影响。

技术领域

本发明属于电液力伺服系统技术领域，涉及电液力伺服系统的灵敏度方程的推导。

背景技术

电液力伺服系统作为最基础的电液伺服控制，目前广泛应用于各个领域，对力实现高精度的控制非常必要。但是，液压伺服系统输出精确力是液压系统的难点，输出力控制系统本身稳定裕度小，输出力变化快的特点极大的限制了控制系统的增益，而且电液力伺服系统输出力对系统参数变化比较敏感，并且对于外界干扰也会受影响，各种不同的因素存在致使电液力伺服系统动作相应慢，震颤非常厉害，跟踪精度低，远远不能满足电液力伺服系统输出驱动力的要求。因此，针对电液力伺服系统的输出驱动力进行参数灵敏度研究就提上日程，将矩阵灵敏度分析理论引入到电液力伺服系统中，了解一下系统各参数灵敏度对系统的影响。

矩阵灵敏度作为电液力伺服系统安全分析中的有效工具，是通过研究系统的动态响应对某些参数的灵敏度，来定量分析这些因素对动态品质的影响，由于高集成阀控缸液压系统的数学模型中含有非线性因素，使得系统微分方程输出灵敏度和基于系统传递函数的特征根灵敏度法的适用性变差，而矩阵灵敏度分析能解决这个问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题考虑到电液力伺服系统的复杂性、非线性、参数、时变性因素，建立基于系统的状态空间描述矩阵灵敏度分析法，分析系统中影响电液力伺服系统性能的工作参数,推导出电液力伺服系统的矩阵灵敏度方程。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案:电液力伺服系矩阵灵敏度分析方法，包含以下设计步骤：

步骤1、建立电液力伺服系统的数学模型；

步骤2、步骤1-1建立力伺服系统的滑阀流量方程(1)，流量连续性方程(2),力平衡方程(3)：

q_L＝K_qx_v-K_cP_L (1)

公式(1)、(2)、(3)中：q_L负载流量，K_q流量增益，K_c流量-压力增益，A_p液压缸活塞有效面积，x_p活塞位移，C_tp总泄露系数，V_t液压缸体积，β_e有效体积弹性模量，P_L负载力，m_t活塞及负载折算到活塞的总质量，B_p活塞及负载的粘性阻尼系数，K负载弹簧刚度。

步骤1-2伺服阀流量方程及输出力的方程：

公式(4)中：式中式中P比例系数，I积分系数，D微分系数，K_ce压力-流量增益，β_e有效体积弹性模量，V_t液压缸体积，K_a放大系数，K_q流量增益，F_p输出驱动力，A_p有效面积，m_t负载质量，B_p阻尼系数，K弹簧刚度，Q伺服阀的流量，K_s伺服阀流量增益，ω_s伺服阀固有频率，ξ_s伺服阀阻尼比，I电流信号，U_r输入电压；K_F力传感器系数。

步骤3、建立矩阵灵敏度方程的基本方程：