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电液伺服加载系统的研究与设计

电液伺服加载系统的研究与设计

作者：黄勇西北工业大学

学位级别：硕士

电液伺服加载系统是半实物仿真实验室中模拟导弹等飞行器在飞行中舵面所受空气动力载荷的重要设备，它是飞行器大回路半实物仿真系统的重要组成部分。随着国防工业的发展及新型武器系统研制的需要，各相关研究院所对电液伺服加载系统的... 详细信息

电液伺服加载系统是半实物仿真实验室中模拟导弹等飞行器在飞行中舵面所受空气动力载荷的重要设备，它是飞行器大回路半实物仿真系统的重要组成部分。随着国防工业的发展及新型武器系统研制的需要，各相关研究院所对电液伺服加载系统的需求越来越多，并且对其性能指标要求也越来越高。本文的目的就是针对现阶段对电液伺服加载系统提出的进一步有效抑制多余力矩和展宽系统频带等要求，分析和研究影响其性能的主要因素，以找出满足要求的解决方法。本文重点研究了电液伺服加载系统的建模，并对所建模型进行相关的数字仿真，在此基础之上设计了一个电液伺服加载系统的实验样机。本文的主要工作有以下几个方面：（1）对电液伺服加载系统进行建模，给出了相对统一的模型结构形式;（2）对所建模型进行数字仿真，讨论了引起多余力矩的机理，针对电液伺服加载系统的特点，设计了系统的PID控制器，并利用不变性原理讨论了由舵机运动引起的多余力矩的补偿技术;（3）从模型出发，分析了舵机系统与加载系统之间连接刚度在加载系统中的作用，讨论了加载梯度对加载性能的影响;（4）给出了实验样机系统中电控系统的详细方案设计和计算机控制系统的初步方案设计，并对系统精度进行了估算;（5）根据实验样机电控系统的方案，完成了全部电路系统的设计和加工制造。

关键词：电液伺服加载系统多余力矩不变性原理加载梯度连接刚度 PID控制

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电液伺服加载系统中多余力矩的动态补偿

华中科技大学学报(自然科学版) 1984年第6期 153-160页

作者：刘君茹胡庆超杨斌

本文对被动式电液伺服加载系统中多余力矩的一种新的补偿方法(简称为“双阀补偿”方法)进行了研究,并根据不同补偿阀输入指令来源,给出了两种具体补偿方案,建立了各自的数学模型。通过数字仿真及实验检验论证了此种补偿方法的可行性,结... 详细信息

本文对被动式电液伺服加载系统中多余力矩的一种新的补偿方法(简称为“双阀补偿”方法)进行了研究,并根据不同补偿阀输入指令来源,给出了两种具体补偿方案,建立了各自的数学模型。通过数字仿真及实验检验论证了此种补偿方法的可行性,结果表明:采用此种补偿方法,对于减小多余力矩幅值,展宽系统频带有显著的效果。

关键词：电液伺服加载系统多余力补偿方法前馈补偿动态补偿双阀

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电液伺服加载系统H∞鲁棒控制研究

机械工程师 2020年第10期 26-30,34页

作者：张宏宇李振辉陈明颖张大舜张洪明长春理工大学机电工程学院长春130022 黑龙江东方学院机电工程学部哈尔滨150066 中国兵器工业集团第五五研究所长春130000 内蒙古第一机械集团股份有限公司内蒙古包头014000

电液伺服加载系统是高频响高精度系统,在其工作过程中所产生的参数输入饱和、伺服阀开口方向切换、摩擦、阀芯重叠等不确定因素会导致系统存在不连续和不平滑等特性,进而对系统的精度及稳定性造成影响。文中主要针对光学瞄具电液模拟伺... 详细信息

电液伺服加载系统是高频响高精度系统,在其工作过程中所产生的参数输入饱和、伺服阀开口方向切换、摩擦、阀芯重叠等不确定因素会导致系统存在不连续和不平滑等特性,进而对系统的精度及稳定性造成影响。文中主要针对光学瞄具电液模拟伺服系统中存在参数不确定性的问题,对系统进行理论分析,设计一种基于混合灵敏度的H∞鲁棒控制器,通过对加入控制器后的系统进行模拟仿真获取系统输出结果,有效地验证了这种控制方法满足系统性能要求,实际仿真结果表明,使用鲁棒自适应阻抗控制方法可以有效地提高系统响应速度和跟踪精度,系统响应时间提高了3 s,误差减小了9%,稳定性也有所提高。再利用已有的实验设备对所设计的鲁棒控制进行验证,实验结果表明,H∞鲁棒控制下的模拟加载系统具有很高程度的真实环境模拟能力。

关键词：电液伺服加载系统 H∞混合灵敏度鲁棒控制

电液伺服加载系统的鲁棒自适应PID控制方法

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电子设计工程 2017年第13期25卷 178-181页

作者：赵孟文高俊峰戈源西安航空学院陕西西安710077 内蒙古第一机械集团有限公司内蒙古包头014000

舵机在安装在飞行器之前,必须在地面对承载能力及其动态性能进行测试,负载模拟是较为有效的方法。针对负载模拟系统的多余力和动态性能要求,提出了一种减小多余力和增加动态性能的有效的PID控制算法。该算法主要以CMAC神经网络控制算法... 详细信息

舵机在安装在飞行器之前,必须在地面对承载能力及其动态性能进行测试,负载模拟是较为有效的方法。针对负载模拟系统的多余力和动态性能要求,提出了一种减小多余力和增加动态性能的有效的PID控制算法。该算法主要以CMAC神经网络控制算法与PID控制算法结合,通过神经网络的在线学习功能和PID的简单快速控制功能,实现了减小多余力的有效控制。并对其稳定性分析进行了理论证明。仿真和试验结果表明该控制算法能够有效的消除系统模拟的多余力。

关键词：电液伺服加载系统鲁棒自适应 PID控制多余力

高频响电液伺服加载系统安装机架的结构优化方法

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机床与液压 2016年第5期44卷 5-8页

作者：魏列江韩啸李娜娜张晶刘文广兰州理工大学能源与动力工程学院甘肃兰州730050 兰州理工大学甘肃省流体机械及系统重点实验室甘肃兰州730050

在高频重载电液伺服加载系统中,其安装机架的变形和振动会限制系统的频宽,尤其当进行高频简谐加载时,产生的冲击载荷使机架发生谐振,加剧了机架的变形和振动,严重时甚至破坏系统的稳定性。以采用十字形横梁为机架的单摆负载电液伺服加... 详细信息

在高频重载电液伺服加载系统中,其安装机架的变形和振动会限制系统的频宽,尤其当进行高频简谐加载时,产生的冲击载荷使机架发生谐振,加剧了机架的变形和振动,严重时甚至破坏系统的稳定性。以采用十字形横梁为机架的单摆负载电液伺服加载系统为例,利用Abaqus软件对机架结构进行了模态及谐响应分析,通过分析机架在油缸简谐激振力作用下的谐振特性,获得机架各部分结构振动的强弱分布及抗振薄弱区位置,由此提出了提高机架刚度的抗振加固方案,将原十字形横梁改为对角结构,在抗振薄弱区增加筋板,构建三角结构。优化后的方案使机架一阶固有频率从141 Hz提高到190Hz,满足了系统的频宽要求。

关键词：电液伺服加载系统安装机架谐响应模态分析结构优化

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三类伺服阀控制电液伺服加载系统的分析

机床与液压 2005年第8期33卷 123-125页

作者：李阁强赵克定袁锐波刘冬哈尔滨工业大学机电工程学院流体传动与控制研究室黑龙江哈尔滨150001

以三类伺服阀控制马达的电液伺服加载系统为对象,分别建立了三类阀控制马达伺服加载系统的数学模型并进行了频率特性分析,通过对系统进行的动态仿真分析,得出了不同伺服阀对电液伺服加载系统的影响特性。

关键词：伺服阀电液伺服加载系统阀控摆动马达

自适应逆控制及其在电液伺服加载系统中的应用

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机床与液压 2003年第1期31卷 192-194页

作者：沈毅力李大海李天石西安交通大学机械电子工程系西安710049

本文针对液压加载系统及试件的特殊要求,提出了一种自适应逆控制算法,该方法使用实际系统的输入输出信号通过LMS算法调整横向滤波器的权系数实现系统建模,并利用该模型离线训练系统的逆动态作为控制器(逆模型),以克服由于实际系统所受... 详细信息

本文针对液压加载系统及试件的特殊要求,提出了一种自适应逆控制算法,该方法使用实际系统的输入输出信号通过LMS算法调整横向滤波器的权系数实现系统建模,并利用该模型离线训练系统的逆动态作为控制器(逆模型),以克服由于实际系统所受的扰动而可能引起的控制器不收敛。实际控制表明使用该方法系统对期望的加载轨线具有良好的跟踪能力,同时对系统干扰和不确定性具有较强的鲁棒性。

关键词：自适应逆控制电液伺服加载系统 LMS算法自适应建模逆对象建模

船舶舵机试验台电液伺服加载系统控制性能研究

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船舶舵机试验台电液伺服加载系统控制性能研究

作者：段勇武汉理工大学

学位级别：硕士

船舶舵机试验台是测试舵机受载性能的试验装置,其功能是模拟舵机的舵叶在运动到不同角度时所受到的力矩,并将此力矩实时地施加于舵叶,从而检测出舵机的技术性能指标。该试验台能将舵机在实际工况下的全实物试验转化为实验室条件下的半... 详细信息

船舶舵机试验台是测试舵机受载性能的试验装置,其功能是模拟舵机的舵叶在运动到不同角度时所受到的力矩,并将此力矩实时地施加于舵叶,从而检测出舵机的技术性能指标。该试验台能将舵机在实际工况下的全实物试验转化为实验室条件下的半实物仿真,可以达到缩短研制周期,降低研发成本,提高可靠性和稳定性的目的。随着船舶工业的不断发展,对高性能船舶舵机试验台的需求越来越迫切。但试验台加载系统属于典型的被动式电液力矩控制系统,在舵机的位置干扰下会产生巨大的多余力矩,从而严重影响加载性能和跟踪精度。如何最大限度的消除多余力矩,提高负载试验台加载控制性能,一直是当前国内外学者研究的重点和难点。(1)在查阅大量文献的基础上,本文综述国内外电液伺服加载系统的研究现状,分析了消除多余力矩不同方法的优缺点,确定了本文的研究方向。(2)指出了船舶舵机试验台的结构原理,并根据液压系统原理图分析其工作过程;建立电液伺服加载系统和电液比例位置系统的数学模型,求解将两者之间的耦合关系后建立总体液压系统数学模型。选取并计算相关参数,对加载和位置系统无扰和有扰情况下的频率响应特性进行理论分析,为舵机试验台的加载性能控制方法的提出提供了理论基础。(3)随后从阀控液压动力元件的工作原理出发,本文揭示了多余力矩的产生机理及其本质特征,分析了多余力矩的影响因素和消除方法。在采用结构不变性补偿方法消除多余力矩的基础上,针对其不足提出了改进的前馈补偿方法,以提高加载精度,改善试验台的动态加载性能。(4)然后基于PID控制和模糊控制提出了模糊PID控制,以充分发挥两者的优势,最大限度的改善试验台加载系统和位置系统跟踪任意指令的能力。(5)最后利用Matlab/simulink软件对加载和位置系统无扰时域响应、有扰时加载系统多余力矩、结构不变性补偿和前馈补偿消除多余力矩效果、整体液压系统性能曲线进行仿真。仿真结果表明,采用前馈补偿消除多余力矩和模糊PID控制保证静态跟踪性能有效可行,改进后试验台的性能曲线能够满足要求。本文所研究的内容为船舶舵机试验台的设计和研制提供了理论基础。同时文中提出的方法和得出的结论对于其他被动式加载系统同样适用。

关键词：船舶舵机试验台电液伺服加载系统多余力矩前馈补偿模糊PID

静力试验用电液伺服加载系统的分析和实验——如何实现高加载精度

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导弹与航天运载技术 2000年第6期 14-19页

作者：黄献龙李尚义黄泽焕张德新北京控制工程研究所北京100081 哈尔滨工业大学哈尔滨150001 北京强度环境研究所北京100076

静力试验是研究结构件断裂和破坏行为的重要手段 ,多点电液伺服加载系统是这种试验的关键设备。高加载精度是保证试验有效、可靠、准确的关键因素 ,文中分析了影响加载精度的主要因素以及提高加载精度的措施。

关键词：多点加载加载精度静力实验电液伺服加载系统