分布式升降支座電液伺服同步控制研究

李洪文　賀偉　司冀　李揚(yáng)眉　姜小玉　王凱

摘要：通過(guò)AMESim/Simulink聯(lián)合仿真，建立了系統(tǒng)模型，揭示了系統(tǒng)負(fù)載和增益的影響規(guī)律，并采用模型參考自適應(yīng)方法實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的同步控制。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)支座承受載荷分別為Pt、40t和80t時(shí)，系統(tǒng)具有較高的同步精度和魯棒性，支座間的同步精度達(dá)到了7‰。本文的研究成果為大負(fù)載和不均勻負(fù)載的同步頂升系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供新的思路。

關(guān)鍵詞：電液位置伺服系統(tǒng)；同步控制；模型參考自適應(yīng)；聯(lián)合仿真

中圖分類(lèi)號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2017）17-0227-02

電液伺服控制系統(tǒng)，越來(lái)越多的應(yīng)用于多支點(diǎn)同步頂升的場(chǎng)合，并且取得了一定的成果：文獻(xiàn)[1]采用迭代學(xué)習(xí)控制算法；文獻(xiàn)[2]提出一種基于降維觀測(cè)器的魯棒輸出反饋同步控制方案；文獻(xiàn)[3]采用自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法。但是這些成果多是針對(duì)系統(tǒng)負(fù)載較小的場(chǎng)合，目前在重型不均勻負(fù)載場(chǎng)合應(yīng)用較為成熟的多支點(diǎn)頂升系統(tǒng)多采用PID控制器，同步精度一般為5%左右，難以滿(mǎn)足高精度場(chǎng)合的使用要求。因此，如何研制出高精度、高效率的多支點(diǎn)同步頂升系統(tǒng)就成為現(xiàn)在頂升裝置研究的重點(diǎn)。

1升降支座電液伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)

該升降支座電液伺服系統(tǒng)為分布式控制系統(tǒng)，包括一個(gè)主控臺(tái)和三個(gè)升降支座，每個(gè)支座包括三個(gè)液壓缸和三個(gè)絲杠，每個(gè)液壓缸采用比例閥控制，保證了系統(tǒng)的運(yùn)行精度。在進(jìn)行系統(tǒng)同步研究時(shí)分成了支座間同步控制和支座內(nèi)同步控制兩部分，支座內(nèi)同步控制研究見(jiàn)文獻(xiàn)，本文主要對(duì)支座間的同步控制技術(shù)進(jìn)行了深入研究。

2升降支座電液伺服系統(tǒng)建模

采用AMESim軟件對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行建模仿真，同時(shí)采用Simulink軟件對(duì)控制部分進(jìn)行建模。

系統(tǒng)的聯(lián)合仿真模型如圖1所示，模型中各元件的主要配置參數(shù)如表1所示。

3支座間同步控制研究

本文采用模型參考自適應(yīng)控制作為支座間同步控制算法，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)精確同步控制。

3.1模型參考自適應(yīng)控制器設(shè)計(jì)

本文采用popov超穩(wěn)定理論進(jìn)行模型參考自適應(yīng)控制器的設(shè)計(jì)，根據(jù)popov超穩(wěn)定理論，自適應(yīng)系統(tǒng)漸進(jìn)穩(wěn)定需要滿(mǎn)足兩個(gè)條件：popov積分不等式和前向通道函數(shù)正實(shí)。

3.2模型參考自適應(yīng)仿真分析

在仿真研究時(shí)，將支座模型設(shè)計(jì)成為單缸模型，給模型分別施加0t、15t和30t載荷，通過(guò)對(duì)比，分析不同工況下的系統(tǒng)輸出和位移誤差來(lái)進(jìn)行同步精度的仿真研究。

仿真時(shí)，取仿真時(shí)間為50s，其中上升時(shí)間為30s，模型參考自適應(yīng)控制不同工況下系統(tǒng)仿真結(jié)果三個(gè)支座間的最大位移誤差為1.1mm，系統(tǒng)支座間同步精度達(dá)到了3‰。

4支座間同步運(yùn)行實(shí)驗(yàn)研究

系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，對(duì)三個(gè)支座分別施加0t、40t和80t的負(fù)載，在模型參考自適應(yīng)控制作用下，系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中三個(gè)支座間最大位移誤差為2.8mm，在系統(tǒng)行程為400mm的情況下，系統(tǒng)支座間同步精度達(dá)到了7‰，完全滿(mǎn)足系統(tǒng)同步要求。

5結(jié)論

本文從實(shí)際工況出發(fā)，設(shè)計(jì)了分布式升降支座電液伺服同步控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)自動(dòng)化程度高，安全可靠性強(qiáng)，運(yùn)行穩(wěn)定，大幅度提高了工作效率，系統(tǒng)表現(xiàn)出了很好的魯棒性和抗干擾性，完全滿(mǎn)足了系統(tǒng)的使用要求，驗(yàn)證了系統(tǒng)模型和算法的準(zhǔn)確性，保證了系統(tǒng)的同步性能。本文的研究?jī)?nèi)容和所取得的成果為工業(yè)中大負(fù)載和時(shí)變負(fù)載頂升系統(tǒng)的同步研究提供了一個(gè)有效的解決途徑。