直驅(qū)式電液伺服系統(tǒng)低速控制研究.pdf

1、直驅(qū)式電液伺服系統(tǒng)是一種新型的電液伺服系統(tǒng)。在新型的直驅(qū)式電液伺服系統(tǒng)中，電機(jī)即作為系統(tǒng)的能量元件驅(qū)動(dòng)雙向定量泵轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)負(fù)載運(yùn)動(dòng)，又作為系統(tǒng)的控制元件通過控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)方向來控制雙向定量泵的轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)方向來控制系統(tǒng)液壓油的流速和循環(huán)方向，進(jìn)而控制負(fù)載運(yùn)動(dòng)。該種系統(tǒng)具有體積小、耗能低、噪聲低、效率高、控制靈活等諸多優(yōu)點(diǎn)在航空、航天、航海領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用空間。隨著系統(tǒng)的不斷應(yīng)用，如何提高系統(tǒng)低速運(yùn)動(dòng)的性能已經(jīng)成為了電液伺服系統(tǒng)的研究

2、的一個(gè)重要方向。在新型的直驅(qū)式電液伺服系統(tǒng)中，研究系統(tǒng)低速特性因素對系統(tǒng)的影響及針對各種影響因素所應(yīng)實(shí)施的補(bǔ)償方法就變得尤為重要。
　　在本文中，建立了交流異步電機(jī)運(yùn)動(dòng)方程，直取式電液伺服系統(tǒng)液壓動(dòng)力機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方程，分別得到了交流異步電機(jī)與液壓動(dòng)力機(jī)構(gòu)的傳遞函數(shù)，并求得了直驅(qū)式電液伺服系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。基于Simulink軟件平臺建立了直接轉(zhuǎn)矩控制異步電機(jī)仿真模型。同時(shí)，也建立了基于AMEsim軟件平臺的液壓動(dòng)力機(jī)構(gòu)仿真模型，并通過兩

3、部分的合并，建立了直驅(qū)式電液伺服系統(tǒng)聯(lián)合仿真模型。進(jìn)行了理想狀態(tài)下直驅(qū)式電液伺服系統(tǒng)的典型輸入仿真，得到了理想狀態(tài)下系統(tǒng)對典型輸入的響應(yīng)曲線，驗(yàn)證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
　　在本文中，分析了摩擦干擾力矩、齒輪泵容積損耗、齒輪泵機(jī)械損耗以及電機(jī)低速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)等等各種影響系統(tǒng)低速性能的因素，分別建立了數(shù)學(xué)模型。選擇LuGre摩擦模型建立摩擦干擾力矩的仿真模型、建立了以齒輪泵端面間隙泄露與齒輪泵徑向間隙泄露為主的齒輪泵容積損耗仿真模

4、型、建立了以齒輪泵齒頂端面與液體的粘性摩擦損失為主的齒輪泵機(jī)械損耗仿真模型。分別就各個(gè)因素注入到直驅(qū)式電液伺服系統(tǒng)理想狀態(tài)下仿真模型中進(jìn)行對比仿真，觀察并分析了各因素對直驅(qū)式電液伺服系統(tǒng)的影響。
　　在本文中，通過分析各因素對直驅(qū)式電液伺服系統(tǒng)的影響，選擇了高增益PID控制器與反步積分自適應(yīng)控制器分別對摩擦力矩進(jìn)行了補(bǔ)償。建立了高增益PID控制器與反步積分自適應(yīng)控制器的數(shù)學(xué)模型，并在上述模型的基礎(chǔ)上分別建立了高增益PID控制器與反

5、步積分自適應(yīng)控制器的仿真模型，將其分別注入到含摩擦干擾力矩的直驅(qū)式電液伺服系統(tǒng)仿真模型中，建立經(jīng)過補(bǔ)償?shù)暮Σ粮蓴_力矩的直驅(qū)式電液伺服系統(tǒng)仿真模型。通過高增益PID控制器補(bǔ)償和反步積分自適應(yīng)控制器補(bǔ)償兩種方法的對比仿真，驗(yàn)證了反步積分自適應(yīng)控制器對摩擦干擾力矩的補(bǔ)償效果更加有效，補(bǔ)償效果符合要求。針對齒輪泵容積損耗問題，針對齒輪泵容積損耗的特點(diǎn)設(shè)計(jì)了物理補(bǔ)油裝置，并針對補(bǔ)油裝置和液壓鎖閥設(shè)計(jì)了集成閥塊。完成了直驅(qū)式電液伺服系統(tǒng)低速控制的