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定量反馈理论的电液伺服试验机力控制的自我...


定量反馈理论的电液伺服试验机力控制的自我调整
原文来源:Kyoung Kwan Ahn
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, Quang Truong Dinh

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机械与汽车工程学院,蔚山大学旧金山 29 校,Muger2 洞,南区,蔚山,680-764,韩国 机械与汽车工程学院,蔚山大学旧金山 29 B 研究生院,Mu

ger2 洞,南区,蔚山,680-764, 韩国 摘要: 本文的目的是设计和制造的电子液压试验机(EHTM)进行武力和/或在板凳上控制系 统的位置,性能和稳定性测试,并提出了一种鲁棒自适应控制器,自我调整的定量反馈理论 (STQFT)为了提高电液执行器(EHAs)武力控制性能。通过梯度下降法调整的QFT参数,控 制器是调节STQFT能够适应广泛的工作条件。进行了实验,以评估所提出的控制方法应用的 EHTM的有效性。 关键词:电动液压驱动器(EHAs) 电子液压试验机(EHTM)力控制 定量反馈理论(QFT) 的鲁棒控制

1.简介
液压系统目前已被视为现代工业的潜在选择。然而,以往的液压作动器包含可 控的液压阀, 造成因泄漏损失能量从泵旁路阀或转移的能量转化为热能,由于在 控制阀节流损失。为了克服这些薄弱点在传统的液压系统,并满足新的要求,提 出了许多替代概念,如电液作动器(EHA 之)。 穆格公司(纽约州东奥罗拉)的工程师已经开发了一种电动液压驱动器,它是 利用一个更节能的方式来生产高力量(Rahmfeld 和 Ivantysynova,2001 年)。 由于他们的效率,EHAs 有广泛的应用领域或压力控制精度高,响应速度快是极 其必要的。 作为一个结果, 许多使用 EHAs 实验系统具有更好的性能 ( Chen, Liu, Cheng, & Chiu, 2008; Kim & Lee, 2006; Li, 2002; Niksefat & Sepehri, 2000; Su & Wang, 2001)。相反的 EHAs 的硬件结构简单,他们的控制问题是 复杂的,由于系统中存在的非线性和不确定性此外,在动态加载过程中,存在一 些未知的扰动,导致控制性能降低。为了解决这些问题,已经提出了几种控制策 略( Alleyne & Liu, 2000; Andersson, Krus, & Wallace, 2000; Chen, Lee, & Tseng, 1990; Chen et al., 2008; Guan & Pan, 2008; Guo, Wang, & Zhang, 2006; Kim & Lee, 2006; Lee & Cho, 2003; Salah, Frick, Wagner, & Dawson, 2009; Wu, Sepehri, & Ziaei, 1998)) 霍洛维茨介绍,在 20 世纪 60 年代初,定量反馈理论(QFT)是一种基于频域 设计技术的统一理论。 它适用于具有很大的不确定性,以满足所需的性能规格的 系统的反馈控制,甚至当面对与存在的干扰,噪声放大,或共振( D’Azzo & Houpis, 1998; Horowitz, 1992)。的 QFT 技术已成功地应用于解决许多工程

问题( Nam, 2001; Rober, Shin, & Nwokah, 1997; Thompson, Pruyn, & Shukla, 1999)。Niksefat“和 Sepehri(1999 年,2000 年)成功地使用非线 性 QFT 的技术, 设计了一个强大的力量控制器,可以克服许多实验工业液压执行 机构的非线性和不确定的特点。 为了提高可变排量液压叶片泵的性能,汤普森和 克雷默(1997)通过鲁棒控制器的 QFT 技术开发和优化。Ahn,chau 和 Truong (2007)提出了 QFT 的技术为基础的混合驱动器的鲁棒力控制器。因此,在设计 QFT 控制器的第一步是得出一个家庭植物传递函数的不确定性。然而,传递函数 的家庭通常是不完全适合真正的系统动力学。此外,每次运行该系统的运作过程 中,工作条件的变化,并可能导致减少力控制质量。 基于上述分析,本文提出了一种电液伺服试验机(EHTM),并设计了一种新颖 的鲁棒自适应力控制器的自我调整,QFT(STQFT)控制器控制的 EHTM。这个试 验机, 其中包含两个的 EHAs 和装载系统, 是研究怎样改善力和/或位置控制 EHAs 的表现非常有益。 同时, 设计 STQFT 控制器是结合 QFT 的技术和梯度下降法调整 在操作过程中的 QFT 参数,以尽量减少控制误差。因此,该控制器改善其收敛速 度和稳定性。开展与 EHTM 实验显示 EHA 之性能鲁棒性高,使用 STQFT 控制器甚 至在不同的工作环境 DIS-turbances 本文由五个其余部分安排如下。第 2 节中,我们提出了详细的分析了电液伺服 试验机的硬件结构。在第 3,程序设计的鲁棒自适应力控制器 STQFT 和第 4 节揭 示的 EHTM 力控制的实验结果。在第 5 节是结束语。

2.电液伺服试验机
2.1.电动液压执行机构 对于液压传动与控制,在充分的权力和最高的效率经营电厂,是理想的目标, 因为其巨大的经济意义。如图是一个传统的液压系统。 1A。液压激活提供高压 油从压力源,如泵,在某些情况下,低压力源。控制阀是最终控制元件在某电厂 的运作。 电子控制的电磁阀或滑阀的开启和关闭的液压控制的液压流量和流从一 个或两个商会的一个工作活塞两侧的端口。因此,工厂的效率直接影响阀门履行 与否。系统损失的能量消耗是由于泄漏或从泵的旁通阀的流量。损失,也造成能 量转化为热能,在控制阀等节流损失转移。电液执行机构如图。 1B 是一个可行 的解决方案,克服这些薄弱环节,在传统的液压系统。电液执行器是一个电动马 达, 双向泵, 水库及液压回路的组合。 这个系统没有控制阀, 压力损失降至最低, 并降低流体线产生的热量。 伺服电机的速度是在这种情况下的控制目标。革命电 机运转在推动双向泵,以满足机的要求,减少了功率损耗,提供节省能源。 EHAs 有广泛的应用性和位置控制精度高,是非常必要的。如高速锻压机(热 或冷),液压机,深拉伸压力机,铆接机,橡胶成型压力机,是机器,以具有高 强度和丝丝入扣按 EHAs 利用。同时,如管拉伸机,液压机,折弯机或折叠机, 是为 EHAs 必须加以控制,以达到不同的精确位置和力量的机器。在所有 EHAs 应用, 气缸控制提取或收回武力和/或位置获得良好的跟踪性能。作为一个结果, 到所需的控制性能调查的 EHAs 的实验系统是 indis pensable 2.2.电液伺服试验机分析 试验机需要进行设计, 测试与控制的目的 (力和/或位置或压力控制性能) EHAs 适应。本试验机的一个可能的设计包括两个 EHAs 它们之间的连接和装载系统。

一个 EHAs 被命名为“力发电机跟踪武力或压力的性能要求。其他 EHA 之用来产 生不安的议案(“干扰发生器的一部分),在只有测试力/位置控制性能( Kim & Lee, 2006)的情况下。否则,它是用来作为“运动”的一部分,以控制加载系 统的运动后, 在测试力和位置控制的情况下指导路径。加载系统需要在推和拉气 瓶的笔划负载模拟测试 EHA 之控制性能,以获得最高效率的方式进行设计和选 择。在这项研究中,力控制的 EHAs 性能被认为是这一改进。因此,建议的实验 系统有:力发电机和干扰发生器。为简单起见,每个月底效应,这是缸,代表其 EHA 之(图 1b)

图显示简单的工作环境(或名为“加载系统)是僵化的模式,称重传感器是用 来给系统的力反馈信号输出的第二个家。在这里,力发电机气缸杆应精确控制, 并立即。 然而, 接触力可能会成为 0 时干扰发生器的气缸其迅速改变方向。 因此, 它是很难用这个模型来测试控制性能,同时参考输入的原因进行推和拉招用的 缸。此外,本实验系统不能被应用,当控制器,以验证控制性能的位置控制的主 要目标。组织来解决问题,压缩弹簧被用来代表由以前的研究人员的工作环境, Alleyne and Liu (2000), Guan and Pan (2008), Kim and Lee (2006), Niksefat and Sepehri (2000),Niksefat 和 Sepehri(2000)。然而,研究组 织只注重控制气缸的行程,并推动环境改变只能通过手工方式( Niksefat Sepehri,2000 年)的刚度。

从上述分析, 本研究提出了一种通过使用不同的刚度两个压缩弹簧加载系统的 设计方案。弹簧加载系统显示在图。 2B。在图中可以看出。 2B,称重传感器的 两个弹簧之间放置两个 EHAs。由于两股之间的连接是一个灵活的连接,这种模 式是适合用来测试在推动和拉动这两个进程造成的环境刚度因人而异气缸的控 制性能。例如,在提取过程中力发电机活塞,而春天 B 被压缩的弹簧是在自由状 态。在这种情况下,刚度环境是春天 B.刚度,相反,当杆缩回,春天??被压缩, 而 B 是在自由状态。因此,环境刚度弹簧刚度成为 A。因此,环境将立即刚度改 变作用力方向的突然变化,当加载系统中的初始位置的弹簧 A 和 B.两可以看到 一个很好的方法来测试控制器的能力。


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