高速電液比例控制系統(tǒng)H-,∞-控制器的研究.pdf

1、油壓減振器是列車減振的關鍵部件之一。特別是在我國鐵路實行全面提速以后，列車的安全性和舒適性要求成為了提速的一大難題。針對高速列車一的需求，我國正在研發(fā)各種高速鐵路油壓減振器，但是由于現(xiàn)有測試設備和試驗方法的限制，不能進行高速鐵路油壓減振器的綜合性能測試，從而限制了減振器的進一步開發(fā)和性能指標的提高。 目前，我國普遍使用的J95型減振器性能測試試驗臺采用了機械式驅動裝置，但是由于運動機構的限制，機械式試驗臺只能進行低頻簡諧振動測試

2、，無法滿足高速鐵路油壓減振器的高頻響應性能測試要求。 經(jīng)過30多年的發(fā)展，電液比例閥、液壓缸等液壓元件的生產(chǎn)制造技術得到了全面的發(fā)展，因此為基于高速電液比例控制技術的減振器試驗臺研制提供了可行性平臺。但是，基于經(jīng)典控制算法的高速電液比例系統(tǒng)無法滿足系、統(tǒng)的平穩(wěn)性和跟隨性要求。究其原因是：經(jīng)典控制算法完全依賴于描述被控對象動態(tài)性能的精確數(shù)學模型，但是液壓脈動，系統(tǒng)阻尼，摩擦以及油溫等隨著高速運行不斷變化，無法確定精確的數(shù)學模型。另

3、外，實際的比例閥一般均有較大的零位死區(qū)，所以穩(wěn)態(tài)工作點不在零位平衡點，導致高速運行下的嚴重抖動。 相比之下，H∞魯棒控制理論不需要精確的數(shù)學模型，而且通過H∞性能指標，可以保證控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，因此高速電液比例控制系統(tǒng)H∞控制器的研究具有重要的學術與應用價值。 本文建立了高速電液比例閥與高速電液比例系統(tǒng)的動態(tài)數(shù)學模型及狀態(tài)空間表達式，分析了跟蹤補償和不確定性補償對系統(tǒng)的影響，并提出了求解混合靈敏度H∞控制器、H√H2混合

4、參數(shù)化控制器、具有LMI區(qū)域極點約束的H∞控制器，以及時滯不確定高速電液比例系統(tǒng)的H∞控制器的算法，而且分析了不同性能指標、不同加權函數(shù)情況下魯棒控制器對高速電液比例控制系統(tǒng)的影響。仿真結果表明：通過H∞控制算法，可以設計出帶寬為300Hz以上的位置反饋型高速電液比例閥和帶寬為l00Hz以上的高速電液比例控制系統(tǒng)，而且在不同性能指標下都能保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，因此為高速列車油壓減振器性能測試系統(tǒng)的研制提供了理論依據(jù)。 首次在高速列車

5、油壓減振器性能測試系統(tǒng)中采用了H∞魯棒控制理論，并提出了適用于高速電液比例閥與高速鐵路油壓減振器性能測試試驗臺的各種H∞控制算法。 研制了基于H∞魯棒控制理論的位置反饋型高速電液比例閥和高速鐵路油壓減振器性能測試試驗臺，并通過在線系統(tǒng)辨識方法確定了該系統(tǒng)的物理模型，而且研究對比了經(jīng)典PID控制器與H?？刂破鲗Ω咚匐娨罕壤y與高速鐵路油壓減振器性能測試試驗臺的控制效果，證明了H∞控制算法在高速電液比例系統(tǒng)中的應用可行性與正確性。試