電液速度控制系統(tǒng)的自適應(yīng)控制

王青林，黃曼霞

（1.商丘技師學(xué)院，河南 商丘476000；2.商丘職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 商丘476000）

電液速度控制系統(tǒng)在實(shí)際工程控制系統(tǒng)中應(yīng)用非常廣泛［1－3］，如雷達(dá)天線控制系統(tǒng)、六自由度轉(zhuǎn)臺(tái)速度控制系統(tǒng)、火炮速度控制系統(tǒng)以及用穩(wěn)定平臺(tái)速度控制系統(tǒng)等較大功率的控制系統(tǒng)中都采用電液控制系統(tǒng)［4］。速度控制系統(tǒng)的控制對(duì)象是系統(tǒng)的輸出速度。在電液速度控制系統(tǒng)中，通過(guò)速度傳感器，將系統(tǒng)的輸出速度反饋到系統(tǒng)輸入端，構(gòu)成速度控制回路，如圖1所示。

圖1 電液速度控制系統(tǒng)原理圖

液壓速度控制系統(tǒng)通常有液壓缸輸出速度控制系統(tǒng)和液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)，就液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)而言，電液速度控制系統(tǒng)的控制方式主要有閥控液壓馬達(dá)速度控制系統(tǒng)、泵控液壓馬達(dá)開(kāi)環(huán)速度控制系統(tǒng)、泵控液壓馬達(dá)閉環(huán)速度控制系統(tǒng)和位置開(kāi)環(huán)泵控液壓馬達(dá)閉環(huán)速度控制系統(tǒng)等典型的電液速度控制系統(tǒng)［5－7］，其開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為：

由上式可知，該系統(tǒng)為零型有差系統(tǒng)，輸出速度偏差隨速度的增大而增大，這說(shuō)明不能由位置系統(tǒng)簡(jiǎn)單地用速度反饋來(lái)實(shí)現(xiàn)速度控制，會(huì)導(dǎo)致速度偏差的問(wèn)題，甚至使系統(tǒng)變?yōu)椴环€(wěn)定或穩(wěn)定裕量較小。

1 電液速度控制系統(tǒng)與希望模型

設(shè)某典型的電液速度控制系統(tǒng)，它的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)如式（1）所示。式（1）中：K0＝20，ωh＝165，ζh＝0.1。

取滿足希望動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)的希望模型的閉環(huán)傳遞函數(shù)為：

式中：Km＝1，ωm＝173.2，ζm＝1.8764。

圖2 液壓速度控制系統(tǒng)及希望模型SIMULINK仿真模型

圖3 液壓速度控制系統(tǒng)及期望模型SIMULINK仿真模型

閉環(huán)后的電液速度控制系統(tǒng)及希望模型SIMULINK仿真模型如圖2所示。在方波信號(hào)作用下，其輸出響應(yīng)如圖3所示。

由圖3仿真曲線可知，速度控制系統(tǒng)盡管穩(wěn)定，但其穩(wěn)定性很差，穩(wěn)定裕度很小，系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線在初階段產(chǎn)生激烈的振蕩，過(guò)渡過(guò)程時(shí)間較長(zhǎng)，并且系統(tǒng)存在一定的輸出速度誤差。

2 自適應(yīng)控制器的設(shè)計(jì)

取自適應(yīng)廣義誤差為：

被控系統(tǒng)的控制輸入為：

參數(shù)調(diào)節(jié)規(guī)律為：

圖4 電液速度自適應(yīng)控制系統(tǒng)SIMULINK仿真模型

3 電液速度自適應(yīng)控制系統(tǒng)的仿真試驗(yàn)研究

圖5 電液速度自適應(yīng)控制系統(tǒng)在不同信號(hào)作用下的輸出響應(yīng)曲線

根據(jù)上述電液速度自適應(yīng)控制器的設(shè)計(jì)，可以作出電液速度自適應(yīng)控制系統(tǒng)的SIMULINK仿真模型，如圖4所示。該電液速度自適應(yīng)控制系統(tǒng)在不同輸入信號(hào)作用下的輸出響應(yīng)如圖5所示，系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性得到極大的改善。

4 結(jié)論

1）由于電液速度控制系統(tǒng)是零型有差系統(tǒng)，輸出速度偏差隨速度的增大而增大，這說(shuō)明不能由位置系統(tǒng)簡(jiǎn)單地用速度反饋來(lái)實(shí)現(xiàn)速度控制，這不但存在速度偏差的問(wèn)題，還可能使系統(tǒng)變?yōu)椴环€(wěn)定或穩(wěn)定裕量較小。

2）本文根據(jù)誤差方程多項(xiàng)式代數(shù)法設(shè)計(jì)自適應(yīng)控制器，構(gòu)成電液速度自適應(yīng)控制系統(tǒng)，控制算法簡(jiǎn)單，有利于在線控制。

3）通過(guò)輸入不同控制信號(hào)進(jìn)行仿真研究，可知該電液速度自適應(yīng)控制系統(tǒng)控制效果良好，被控系統(tǒng)一致地收斂希望模型的輸出，使之滿足系統(tǒng)要求的動(dòng)態(tài)性能。

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