大流量電液伺服插裝閥先導級配置及控制策略研究.pdf

1、傳統(tǒng)串聯(lián)先導控制型大流量電液伺服插裝閥在“大流量”與“高頻響”之間普遍存在矛盾，即其頻率響應(yīng)能力隨著額定流量增加而明顯下降。近年來一些研究成果及產(chǎn)品表明，采用并聯(lián)先導控制方案已成為解決該問題主要方法之一。傳統(tǒng)并聯(lián)先導控制方案采用先導流量同步分配及線性控制策略，雖然使主級插裝閥大范圍跳變能力得到提高，但其對小幅值信號激勵的頻率響應(yīng)和穩(wěn)態(tài)跟蹤精度并未得到改善。在此背景下，本文以100通徑并聯(lián)先導控制型大流量電液伺服插裝閥為研究對象，提出并聯(lián)

2、先導級分段流量分配方案和非線性控制策略。此外，以單個先導閥控制的100通徑主動式大流量電液伺服插裝閥為研究對象，采用非線性自適應(yīng)魯棒控制（Nonlinear Adaptive Robust Control）理論對其主級插裝閥位置閉環(huán)控制進行了初步研究。
　　論文第一章首先在大型機電液裝備對電液伺服控制系統(tǒng)技術(shù)指標要求越來越高的應(yīng)用背景下，指出大流量電液伺服閥“大流量”和“高頻響”之間普遍存在的矛盾及其技術(shù)難點。詳細介紹了大流量電液

3、伺服/比例插裝閥和電液伺服控制理論的國內(nèi)外研究及發(fā)展現(xiàn)狀，明確了本課題的主要研究內(nèi)容及目標。
　　論文第二章以100通徑并聯(lián)先導控制型大流量電液伺服插裝閥為研究對象，對并聯(lián)先導級和主級插裝閥的結(jié)構(gòu)及工作原理進行了詳細分析，在傳統(tǒng)先導流量同步分配方案和線性控制的基礎(chǔ)上，提出了先導流量分段分配方案及非線性控制策略，并對其進行深入討論和分析，確定控制參數(shù)調(diào)節(jié)和選取的一般原則。針對三種不同的先導級組成、先導流量分配方案及相應(yīng)的控制策略，利

4、用MATLAB/Simulink-AMESim虛擬樣機聯(lián)合仿真平臺進行了定性仿真分析。仿真結(jié)果表明，本文新提出的先導流量分段分配方案及非線性控制策略可以使主級插裝閥在基本不損失大幅值范圍動態(tài)調(diào)整能力的前提下，有效提升其對小幅值信號激勵的頻率響應(yīng)能力，同時改善了穩(wěn)態(tài)跟蹤精度。
　　論文第三章以單個先導閥控制的100通徑主動式大流量電液伺服插裝閥為研究對象，在一定簡化條件下建立其數(shù)學模型，采用非線性自適應(yīng)魯棒控制理論(NARC)設(shè)計主

5、級插裝閥位置閉環(huán)控制算法，并對控制器進行了簡化?；贛ATLAB/Simulink和AMESim分別完成了基于S函數(shù)模型和基于AMESim虛擬樣機的主級插裝閥位置閉環(huán)NARC控制算法仿真分析?；赟函數(shù)模型的仿真結(jié)果證明了本文所設(shè)計的主級插裝閥位置閉環(huán)NARC控制算法的理論正確性，但基于AMESim虛擬樣機的聯(lián)合仿真卻并未取得理想的控制效果，對造成這種結(jié)果可能的原因進行了探討和分析。
　　論文第四章首先簡要介紹MATLAB/Sim

6、ulink-xPC實時控制平臺和綜合試驗臺，并利用搭建的試驗測試平臺完成了100通徑并聯(lián)先導控制型大流量電液伺服插裝閥分別采用三種不同先導級流量分配方案及控制策略的試驗研究，試驗結(jié)果驗證了本文新提出的先導流量分段分配方案和非線性控制策略對主級插裝閥穩(wěn)態(tài)跟蹤精度以及對小幅值信號激勵頻率響應(yīng)能力的提高。此外還進行了單個先導閥控制的100通徑大流量電液伺服插裝閥主級插裝閥位置閉環(huán)NARC控制算法的初步試驗研究，試驗結(jié)果與第三章中基于AMESi