氣動(dòng)變載荷摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)自抗擾控制研究.pdf

1、摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)作為材料性能研究的有力工具已經(jīng)在各領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。氣動(dòng)變載荷摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)作為其中之一，采用氣動(dòng)加載技術(shù)以壓縮空氣為介質(zhì)，對(duì)其輸出的加載壓力進(jìn)行控制。然而，由于氣動(dòng)加載本身具有強(qiáng)非線性、強(qiáng)耦合性、不確定性等特點(diǎn)，使得氣動(dòng)變載荷摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)數(shù)學(xué)模型建立不精確，影響壓力輸出控制精度，進(jìn)而阻礙了其應(yīng)用推廣。本文將以氣動(dòng)變載荷摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)壓力控制作為研究核心，在分析系統(tǒng)機(jī)理的基礎(chǔ)上建立數(shù)學(xué)模型，針對(duì)系統(tǒng)擾動(dòng)設(shè)計(jì)控制精度高、

2、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的控制器完成對(duì)輸出壓力的實(shí)時(shí)跟蹤控制，具體研究?jī)?nèi)容及成果如下：
　　首先，介紹了氣動(dòng)變載荷摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的結(jié)構(gòu)組成及其工作原理。考慮試驗(yàn)機(jī)中電氣比例閥及氣缸滯后性、負(fù)載擾動(dòng)等非線性因素，在合理假設(shè)的基礎(chǔ)上針對(duì)三者建立了數(shù)學(xué)模型，并進(jìn)一步給出了系統(tǒng)模型的狀態(tài)方程形式。
　　其次，基于系統(tǒng)狀態(tài)方程存在的耦合項(xiàng)、系統(tǒng)未建模部分和擾動(dòng)項(xiàng)，設(shè)計(jì)了一種不依賴于精確數(shù)學(xué)模型的自抗擾控制器。該方法將不確定性項(xiàng)統(tǒng)一為總擾動(dòng)通過(guò)擴(kuò)張狀態(tài)

3、觀測(cè)器進(jìn)行估計(jì)和補(bǔ)償。通過(guò)與 PID控制器進(jìn)行仿真對(duì)比，仿真結(jié)果證實(shí)了所設(shè)計(jì)控制器的有效性及抗擾性，提高了系統(tǒng)的控制品質(zhì)。同時(shí)考慮到系統(tǒng)擾動(dòng)幅值變化，結(jié)合線性自抗擾控制器和非線性自抗擾控制器的優(yōu)勢(shì)設(shè)計(jì)了抗擾范圍寬、跟蹤精度高、收斂快的線性/非線性自抗擾切換控制器，并進(jìn)行了切換擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器的收斂性分析。最后仿真結(jié)果證明其有效解決了氣動(dòng)變載荷摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)壓力跟蹤控制中擾動(dòng)幅值變化的問(wèn)題，進(jìn)一步改善了系統(tǒng)的控制品質(zhì)。
　　最后，基于