基于AMESim與Matlab的液壓調(diào)平系統(tǒng)仿真研究

山西中北大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院　李艷　高強(qiáng)　陸輝山　閆宏偉

基于AMESim與Matlab的液壓調(diào)平系統(tǒng)仿真研究

山西中北大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院李艷高強(qiáng)陸輝山閆宏偉

在民用工程領(lǐng)域中，往往需要將非水平狀態(tài)的載重平臺(tái)調(diào)整至水平狀態(tài)，這對(duì)于設(shè)備的快速投入使用和物資的安全運(yùn)輸都有著非常重要的意義。本文采用自適應(yīng)控制方法對(duì)調(diào)平支腿進(jìn)行控制，并用Matlab和AMESim進(jìn)行聯(lián)合仿真，對(duì)其穩(wěn)定性、快速響應(yīng)性進(jìn)行分析，結(jié)果表明自適應(yīng)控制策略對(duì)載重平臺(tái)調(diào)平過程中，四液壓缸同步控制性能的提升有很

液壓調(diào)平，自適應(yīng)控制，AMESim

1　引言

在民用工程領(lǐng)域中，如大型鉆機(jī)、瀝青砂漿車［1-3］、重型起吊車、重型運(yùn)輸車輛等。在車輛行進(jìn)過程中，為了確保運(yùn)輸?shù)陌踩?，往往需要讓載重平臺(tái)盡可能地保持水平狀態(tài)，以確保設(shè)備物資的安全。由于載重平臺(tái)往往處于較為復(fù)雜的工作環(huán)境中，加上其工況有非線性事變的特點(diǎn)，因此設(shè)計(jì)一套液壓自動(dòng)調(diào)平控制系統(tǒng)，確保載重平臺(tái)能夠快速準(zhǔn)確地調(diào)平是非常重要的。

2　自適應(yīng)控制及算法分析

自適應(yīng)控制有多種，本文采用模型參考自適應(yīng)控制。模型參考自適應(yīng)控制具有自適應(yīng)速度快、其控制策略便于推廣到一大類非線性系統(tǒng)的自適應(yīng)控制中去的特點(diǎn)，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1　模型參考自適應(yīng)控制

根據(jù)文獻(xiàn)［4］得到液壓支腿的數(shù)學(xué)模型為

由于液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及響應(yīng)速度還有欠缺，我們引進(jìn)參考模型Gm（s），對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行修正，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和跟隨性，參考模型為：

自適應(yīng)機(jī)構(gòu)根據(jù)一定的準(zhǔn)則，利用廣義誤差信號(hào)來修改可調(diào)控制器參數(shù)，即產(chǎn)生一個(gè)自適應(yīng)控制律，使e趨向于零。也就是使對(duì)象實(shí)際輸出向參考模型輸出靠近，最終達(dá)到完全一致。

圖2　MRAC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

因?yàn)楸豢貙?duì)象為Gp（s），參考模型為Gm（s），根據(jù)被控對(duì)象與參考模型結(jié)構(gòu)相匹配的原則進(jìn)行控制器的設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)如圖2所示。

3　仿真分析

3.1建立仿真模型

選用比例閥來對(duì)流量進(jìn)行調(diào)節(jié)［5］，液壓缸選擇雙作用單活塞桿液壓缸，平臺(tái)調(diào)平控制過程中針對(duì)液壓缸工作模式采用了主從式，將其中一個(gè)液壓缸的輸出設(shè)定成為其余液壓缸輸出跟蹤的理想值，建立同步控制系統(tǒng)的仿真模型系統(tǒng)如圖3所示。

圖3　AMESim仿真模型

通過S函數(shù)的形式，與Matlab/Simulink接口進(jìn)行連接，建立聯(lián)合仿真圖如4所示。

圖4　聯(lián)合仿真模型仿真曲線如圖5所示。

圖5　4號(hào)液壓缸支腿位移

圖6　1號(hào)液壓缸支腿位移

圖7　2號(hào)液壓缸支腿位移

圖8 3號(hào)液壓缸支腿位移

圖9　液壓缸支腿位移差

4　結(jié)論

由仿真結(jié)果可以看出，采用模型參考自適應(yīng)控制的方法，可以實(shí)現(xiàn)四腿平臺(tái)的調(diào)平，并且超調(diào)量小，調(diào)節(jié)時(shí)間短，響應(yīng)速度快，魯棒性強(qiáng)，可以看出自適應(yīng)控制方法有效地克服液壓系統(tǒng)地非線性、參數(shù)時(shí)變性、抗干擾波動(dòng)的缺點(diǎn)，使控制更精確、快速。

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［2］蔡鐘山.瀝青砂漿車液壓調(diào)平算法及實(shí)驗(yàn)研究 ［D］.華僑大學(xué)碩學(xué)位論文，2012.

［3］李寶，黃宜堅(jiān).砂漿車液壓調(diào)平系統(tǒng)設(shè)計(jì)與控制 ［J］.機(jī)床與液壓，2010，38（9）：74-76.

［4］張遠(yuǎn)深，張園成，劉曉光等.基于AMESim與Simulink的變?nèi)嵝载?fù)載實(shí)驗(yàn)臺(tái)變頻式電液控制系統(tǒng)建模與仿真研究［J］.機(jī)床與液壓，2011，39（7）：121-123.

［5］陳慶華.大型液壓設(shè)備四角調(diào)平控制系統(tǒng)的調(diào)平與應(yīng)用［J］.機(jī)械設(shè)計(jì)，2011.28 （6）：81-84.