直驅(qū)燃?xì)庹{(diào)節(jié)閥的控制技術(shù)研究.pdf

1、隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，高響應(yīng)、高精度的氣動伺服控制技術(shù)的研究已成為一種迫切需求。由于驅(qū)動裝置性能的制約，目前單級大功率電-氣伺服閥及其高響應(yīng)高精度控制技術(shù)的相關(guān)研究較少。本文以某種具有快響應(yīng)速度、高定位精度性能要求的高壓、大流量燃?xì)庹{(diào)節(jié)閥控制系統(tǒng)為研究對象，提出了電磁直線執(zhí)行器直接驅(qū)動燃?xì)庹{(diào)節(jié)閥的設(shè)計(jì)方案，并通過仿真計(jì)算和樣機(jī)試驗(yàn)深入研究了能實(shí)現(xiàn)高性能需求的控制算法。主要工作如下:
　　1.直驅(qū)燃?xì)庹{(diào)節(jié)閥的系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)與建模。根據(jù)燃

2、氣調(diào)節(jié)閥高精度、高響應(yīng)性能需求，提出了燃?xì)庹{(diào)節(jié)閥的直接驅(qū)動方案并設(shè)計(jì)了相應(yīng)的控制系統(tǒng)。分析了直驅(qū)燃?xì)庹{(diào)節(jié)閥系統(tǒng)的工作原理，并對系統(tǒng)進(jìn)行解耦以及合理簡化，建立了其數(shù)學(xué)模型，為研究控制算法奠定基礎(chǔ)。
　　2.直驅(qū)燃?xì)庹{(diào)節(jié)閥測試系統(tǒng)的研制。作為控制算法研究的重要前提，研制了直驅(qū)燃?xì)庹{(diào)節(jié)閥測試系統(tǒng)，測試系統(tǒng)由電磁直線執(zhí)行器，模擬負(fù)載，控制器等構(gòu)成。
　　3.研究了直驅(qū)燃?xì)庹{(diào)節(jié)閥系統(tǒng)的逆系統(tǒng)+PI分段控制方法。首先，基于逆系統(tǒng)控制在系

3、統(tǒng)的快速響應(yīng)方面具有一定優(yōu)勢，采用逆系統(tǒng)控制對直驅(qū)燃?xì)庹{(diào)節(jié)閥閥芯進(jìn)行伺服控制，仿真發(fā)現(xiàn)這種控制策略穩(wěn)態(tài)誤差較大;然后，進(jìn)一步提出了逆系統(tǒng)+PI分段控制方法，利用逆系統(tǒng)控制滿足快速響應(yīng)，PI控制滿足定位精度。通過仿真和試驗(yàn)取得了預(yù)期的控制效果，但是這種控制策略結(jié)構(gòu)不夠穩(wěn)定，擾動較大時容易引起超調(diào)。
　　4.進(jìn)一步研究了直驅(qū)燃?xì)庹{(diào)節(jié)閥系統(tǒng)的滑?？刂扑惴?。為了增強(qiáng)控制系統(tǒng)的抗干擾能力和魯棒性，首先提出了基于趨近率的滑模控制算法，針對趨近

4、率滑?？刂扑惴ㄚ吔B(tài)對外部負(fù)載擾動不存在魯棒性從而容易引起超調(diào)的問題;進(jìn)一步提出了全局滑?？刂扑惴ǎ粟吔B(tài)，但由于為了抑制較大的負(fù)載擾動，系統(tǒng)控制輸入的“抖振”較大。最后，提出了基于擴(kuò)張觀測器的滑?？刂扑惴ǎ脭U(kuò)張觀測器對系統(tǒng)總和擾動進(jìn)行觀測，再在滑?？刂破髦羞M(jìn)行補(bǔ)償，不僅平滑了控制輸入，而且大大地提升了系統(tǒng)的抗干擾能力和魯棒性。
　　研究的直驅(qū)燃?xì)庹{(diào)節(jié)閥系統(tǒng)已進(jìn)行了初步的氣動試驗(yàn)，達(dá)到了高響應(yīng)速度、高定位精度等性能指