一种提高电液伺服系统动态负载刚度的控制方法

摘要

一种提高电液伺服系统动态负载刚度的控制方法，属于电液伺服控制的技术领域。它是在常用电液伺服系统基础上增加一个用于流量补偿的快速响应第二伺服阀，特征在于通过自学方式确定第二伺服阀脉冲控制信号的幅值和宽度值，初值是根据公式计算得出，自学过程分为脉冲宽度和脉冲幅值逐步修正两个阶段。优点是可快速向液压缸的高压腔补充适量的油液，及时产生与负载力相平衡的抵抗力，提高系统的动态负载刚度。与现有技术相比，最大动态偏差可以减小到的50%以下，调节时间可以减小到60%以下。

主权项

一种提高电液伺服系统动态负载刚度的控制方法，脉冲信号宽度初值Wp0的计算公式为：当ΔFL>0时， W p 0 = α ΔF L V 1 Δp N β e Q N A 1 p s - p 1 - - - ( 1 ) 当ΔFL<0时， W p 0 = - β ΔF L V 2 Δp N β e Q N A 2 p s - p 2 - - - ( 2 ) 式中：ΔpN—第二伺服阀额定压差（MPa），ps—油源压力（MPa），QN—第二伺服阀额定流量（m3/s），βe—油液弹性体积模量（Pa），V1—液压缸无杆腔容积（m3），V2—液压缸有杆腔容积（m3），A1—液压缸无杆腔活塞有效面积（m2），A2—液压缸有杆腔活塞有效面积（m2），p1和p2—受冲击负载后液压缸无杆腔稳态压力（MPa），p2—受冲击负载后液压缸有杆腔稳态压力（MPa），ΔFL—负载变化量（N），α和β—考虑闭环控制作用与压力波动的修正系数（0.6<α、β<0.95）；脉冲信号幅值初值Ap0（伺服阀控制信号相对值）和幅值修正步长ΔAp分别为：当ΔFL>0时，Ap0=1，ΔAp=0.1    （3）当ΔFL<0时，Ap0=‑1，ΔAp=‑0.1    （4）脉冲宽度修正步长ΔWp取Wp0/(4～10)，系数的选择应保证修正步长不小于系统采样周期；本发明特征在于流量补偿阀脉冲控制信号的确定采用自学习方法，脉冲信号的自学习确定过程分两个阶段：第一阶段：脉冲信号幅值为初值A0，修正脉冲宽度Wp：1）第1负载作用周期：脉冲宽度Wp为初值Wp0；运行后，计算绝对误差和性能指标SAE；2）第2负载作用周期：脉冲宽度Wp增大一个修正步长ΔWp；运行后，计算SAE；3）第3负载作用周期：比较前两个周期的性能指标，如果SAE变小，则 Wp继续增大，即Wp=Wp+ΔWp，反之，则Wp减小两倍的修正步长ΔWp，即Wp=Wp‑2ΔWp；4）第4负载作用周期：如果上步中Wp减小，则比较第一周期和第三周期的性能指标，否则比较第2和第3周期的性能指标，如果性能指标变小，则继续按原来的方向修正Wp，并继续下一步，反之，则将Wp退回一个修正值，本阶段学习结束，开始第二阶段；5）第4负载作用周期以后：比较前两个周期的性能指标，如果变小，则继续按原来的方向修正Wp；反之，则将Wp退回一个修正值，本阶段学习结束，开始第二阶段；第二阶段：保持Wp不变，修正Ap：1）第1负载作用周期：令Ap=Ap‑ΔAp；2）第1负载作用周期以后：比较前两个周期的性能指标，如果SAE变小，则Ap=Ap‑ΔAp；否则，Ap退回一个修正值，即Ap=Ap+ΔAp，即脉冲信号学习结束。