面向FAST工程主動反射面系統(tǒng)的液壓促動器研制及性能分析.pdf

1、本文針對應(yīng)用于500米口徑球面射電望遠鏡主動反射面系統(tǒng)中的促動器特性不完善的問題，以實現(xiàn)機電液系統(tǒng)集成化、輕量化、自動化、智能化為目的，研制了一種新型的液壓促動器。為了滿足主動反射面索網(wǎng)節(jié)點位置和速度控制的要求，提高主動反射面系統(tǒng)在天文觀測時的控制精度，重點對液壓促動器的功能實現(xiàn)過程、動態(tài)特性、控制策略和調(diào)節(jié)機制等進行了研究，并將所研制的液壓促動器應(yīng)用于工程實際。
　　液壓促動器的動態(tài)特性受到機械、液壓、電氣系統(tǒng)等多個物理過程相互

2、作用的影響。因此，該系統(tǒng)數(shù)學模型的建立需要借助一個統(tǒng)一的方法來描述系統(tǒng)中所存在的非線性特征。功率鍵合圖方法非常適用于多個物理過程相互作用的非線性系統(tǒng)建模。本文利用功率鍵合圖方法建立了液壓促動器的非線性數(shù)學模型，將整個系統(tǒng)分解成若干個進行能量交換的子系統(tǒng)，將泵控差動缸機液系統(tǒng)與電機的電氣系統(tǒng)相結(jié)合，對閉環(huán)系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)進行分析。推導了系統(tǒng)的狀態(tài)空間表達式，著重研究幾個影響系統(tǒng)性能的主要因素，并將閉環(huán)系統(tǒng)的數(shù)學模型進一步簡化，為后續(xù)計算機處

3、理仿真模型提供了保障和理論基礎(chǔ)。
　　針對傳統(tǒng)PID控制策略對該液壓促動器進行控制難以獲得理想控制精度的問題，本文將灰色預測模型應(yīng)用到傳統(tǒng)PID控制中，并在前人經(jīng)驗的基礎(chǔ)上進行改進，提出一種新型的步長調(diào)整機制，在簡化以往調(diào)整機制復雜性、不確定性和耗時性的同時，很好地解決了促動器在換源和掃描跟蹤等天文觀測時的控制精度，滿足FAST工程主動反射面索網(wǎng)節(jié)點位置控制精度和響應(yīng)速度的要求。
　　最后，對液壓促動器進行了計算機仿真和實驗