[发明专利]基于参考模型的电液伺服位移跟踪试验装置及控制方法

说明书

本发明公开了基于参考模型的电液伺服位移跟踪试验装置及控制方法，属于设计和控制技术领域，包括板状机架、负载装置、对称液压缸、非对称液压缸、第一位移传感器、拉压力传感器和第二位移传感器；所述负载装置通过与对称液压缸或非对称液压缸连接，实现不同加载下的位移输出与力输出。控制方法包括：采用理想参考系统的扰动观测器对电液伺服位置跟踪系统中的不确定参数和未知扰动进行观测，并设计控制律对扰动进行补偿；采用不同的加载波形进行加载试验；采集电液伺服位移跟踪试验装置的位移信号，由控制柜传送给工控机进行实时显示与控制。本发明使系统输出的位移跟踪给定输入曲线，可实现对给定位移曲线稳定、快速控制。

技术领域

本发明涉及设计和控制技术领域，尤其是基于参考模型的电液伺服位移跟踪试验装置及控制方法。

背景技术

电液伺服位移跟踪试验装置是由液压油提供动力，由伺服阀作为主要控制元件在不同的给定信号下控制阀芯位移，进而使液压杆做伸出与缩回动作。电液伺服系统具有液压和电气两方面的优点，同时还具有大功率重量比，高响应和高负载能力的特点，已被广泛应用于各个领域。但是目前的电液伺服位移跟踪系统中存在不确定参数与未知扰动，这些存在的限制因素成为影响电液伺服控制发展的瓶颈。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种基于参考模型的电液伺服位移跟踪试验装置及控制方法，针对电液伺服系统中的参数不确定与外在扰动等非线性问题，设计一个基于参考模型的扰动观测器对电液伺服系统的总扰动进行观测，同时设计控制律对观测的总扰动进行补偿，使系统输出的位移跟踪给定输入曲线，可实现对给定位移曲线稳定、快速控制。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种基于参考模型的电液伺服位移跟踪试验装置，包括板状机架、通过滑轨设置在机架上的负载装置、分别设置在负载装置左右两侧的对称液压缸和非对称液压缸；所述对称液压缸侧设置第一位移传感器和拉压力传感器；所述非对称液压缸侧设置第二位移传感器；所述负载装置通过与对称液压缸或非对称液压缸连接，实现不同加载下的位移输出与力输出。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述对称液压缸通过第一固定装置水平固定在机架左侧，向右设置第一液压杆；所述第一液压杆的伸出端设置用于与负载装置连接的拉压力传感器，所述第一液压杆的杆身与平行设置在机架上的第一位移传感器上的滑块固定连接。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述非对称液压缸通过第二固定装置水平固定在机架右侧，向左设置第二液压杆；所述第二液压杆的伸出端设置用于与负载装置连接的螺孔，通过螺柱与负载装置连接；所述第二液压杆的杆身与平行设置在机架上的第二位移传感器上的滑块固定连接。

一种基于参考模型的电液伺服位移跟踪控制方法，包括以下步骤：

S1、采用理想参考系统的扰动观测器对电液伺服位置跟踪系统中的不确定参数和未知扰动进行观测，并设计控制律对扰动进行补偿；

S2、采用不同的加载波形进行加载试验；

S3、采集电液伺服位移跟踪试验装置的位移信号，由控制柜传送给工控机进行实时显示与控制。

本发明技术方案的进一步改进在于：S1中包括以下步骤：

S1.1根据对称液压缸电液伺服系统的特征方程进行建模，得到电液伺服位置跟踪系统的状态空间方程；

S1.2根据电液伺服系统的状态空间方程建立三阶理想参考系统，用于输出理想参考系统的位移；

S1.3将理想参考系统的输出与实际系统输出作差得到偏差，根据偏差构建扰动观测器，设计控制律对总扰动进行补偿使实际系统输出跟踪给定输入。