一种基于模型变换的非对称电液比例系统的控制方法

摘要

本发明公开了一种基于模型变换的非对称电液比例系统的控制方法，利用变换传递函数将非对称电液比例系统非对称的数学模型，变换成对称的系统模型，实现负载流量模型的对称性，使得采用统一控制器时正反向运动响应一致；通过信号变换构建非对称系统的负载流量模型，达到变换传递函数变换模型的目的，新构建的系统模型即为对称的负载流量模型。实现方式为：给定比例阀对称的参考信号，通过信号变换后获得新的比例阀的输入信号，控制比例阀工作，使得非对称电液比例系统在比例阀线性区域的正向与反向运动的负载流量一致；该方法将系统的非对称因素通过数学变换，消除非对称因素的影响，简单智能的实现电液比例非对称系统的响应一致。

主权项

一种基于模型变换的非对称电液比例系统的控制方法，其特征在于，利用变换传递函数将非对称电液比例系统非对称的数学模型，变换成对称的系统模型，实现负载流量模型的对称变换，使得采用统一控制器时正反向运动响应一致；模型变换后的负载流量模型为所述对称的系统模型，如下所示：$T\left(s\right)=M\left(s\right)G\left(s\right)=\mathrm{\alpha L}\sqrt{\frac{(1+\eta )(P_S-P_R)}{2(1+{\eta }^3)}}{e}^{-\mathrm{sz}}$$T^{\prime }\left(s\right)=M^{\prime }\left(s\right)G^{\prime }\left(s\right)=\mathrm{\alpha L}\sqrt{\frac{(1+\eta )(P_S-P_R)}{2(1+{\eta }^3)}}{e}^{\mathrm{sz}}$其中，T(s)为变换后正向负载流量模型传递函数，T'(s)为变换后反向负载流量模型传递函数；其中u₁和u₂分别为比例阀左位和右位死区信号值；所述变换传递函数如下：$M\left(s\right)=\frac{1}{m_i}{e}^{s\frac{u_1+u_2}{2}},M^{\prime }\left(s\right)=\frac{1}{{m_i}^{\prime }}{e}^{s\frac{u_1+u_2}{2}}$M(s)为正向负载流量模型变换传递函数，M'(s)为反向负载流量模型变换传递函数；$m_i=\frac{Q_{L_i}}{Q_{L_0}}=\sqrt{\frac{P_S-{\mathrm{\eta P}}_R-P_{L_i}}{\frac{1+\eta }{2}(P_S-P_R)}},{m_i}^{\prime }=\frac{{Q_{L_i}}^{\prime }}{{Q_{L_0}}^{\prime }}=\begin{array}{}\end{array}\sqrt{\frac{{\mathrm{\eta P}}_S-P_R+{P_{L_i}}^{\prime }}{\frac{1+\eta }{2}(P_S-P_R)}};$正向负载流量比值为其中，i代表不同的负载压力状态，i＝0为基本负载压力状态，i＝0,1,2...n，n为正整数；反向负载流量比值为负载流量为流入或流出无杆腔的流量，正向运动时流入无杆腔的负载流量为反向运动时流出无杆腔的负载流量为为负值；G(s)为非对称电液比例系统变换前，在比例阀线性区域中，正向负载流量模型传递函数：$G\left(s\right)=\mathrm{\alpha L}\sqrt{\frac{(P_S-{\mathrm{\eta P}}_R-P_{L_i})}{1+{\eta }^3}}{e}^{-{\mathrm{su}}_1}$G'(s)为非对称电液比例系统变换前，在比例阀线性区域中，反向负载流量模型传递函数：$G^{\prime }\left(s\right)=\mathrm{\alpha L}\sqrt{\frac{{\mathrm{\eta P}}_S-P_R+{P_{L_i}}^{\prime }}{1+{\eta }^3}}{e}^{{-\mathrm{su}}_2}$α为中间变量，其中C_d为流量系数，取值为0.68～0.8之间，ω为比例阀开口面积梯度，ρ为介质密度；η为非对称缸的两腔面积之比，η＝A₂/A₁，P_S为系统的供油的压力，P_R为回油的压力，P₁，P₂分别无杆腔和有杆腔的压力，负载压力P_Li＝P₁‑ηP₂，正向运动时负载压力为反向运动时负载压力为L为最大的阀芯位移。