【摘 要】
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电液伺服执行机构作为控制核心部件,因高功率密度、快速响应等优点而获得广泛应用。常规尺度的泵控或阀控作动器大多无法满足空间极度狭小、目标作动器与动力输入端隔离等技术需求,基于双小尺度液压缸容积调节式电液作动器是一种可行的解决方案,适用于诸如风洞、特种机器人等对作动环境和安装柔性有苛刻要求的场合。然而,该系统常用细长软管连接两只小尺度液压缸,其容腔变形对目标作动器控制精度和响应带来不可忽略的影响。为了
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电液伺服执行机构作为控制核心部件,因高功率密度、快速响应等优点而获得广泛应用。常规尺度的泵控或阀控作动器大多无法满足空间极度狭小、目标作动器与动力输入端隔离等技术需求,基于双小尺度液压缸容积调节式电液作动器是一种可行的解决方案,适用于诸如风洞、特种机器人等对作动环境和安装柔性有苛刻要求的场合。然而,该系统常用细长软管连接两只小尺度液压缸,其容腔变形对目标作动器控制精度和响应带来不可忽略的影响。为了寻求适合于该类作动器的高性能控制方法,本文以双缸容积调节的小尺度电液作动器为研究对象,开展了位置控制仿真、多余力抑制仿真及相关实验研究,对小尺度作动器控制及应用具有一定的理论意义和工程参考价值。本文在双缸位置系统及控制器的设计方案分析的基础上,建立了系统的动力学数学建模,其中细长软管采用集中参数法建模。针对系统本身的非线性和外部扰动等问题,提出了自抗扰控制（ADRC）方法构造被控对象的内外部总扰动观测值且予以补偿,并与模糊PID和极点配置方法对该系统的控制效果进行了仿真对比。针对位置系统和力加载系统耦合产生的多余力的抑制问题,提出基于速度反馈和PID控制方法,利用目标作动器的位移信号经处理后补偿到加载系统,以抑制因其产生的多余力,并与无速度反馈的仿真结果对比。为了验证位置控制和多余力抑制仿真结果,开展了加载力干扰及位置指令变化时的控制性能试验。本文工作的主要结论:（1）ADRC响应快,稳定时间比模糊PID及极点配置方法快约50%。在抗干扰性能上,指定工况下ADRC最大超调约为指令的0.6%,而基于模糊PID和基于极点配置的结果分别为3.6%和1.6%,可见ADRC的鲁棒性最佳。（2）指定工况采用速度反馈时,多余力抑制较好,相比于无速度反馈的仿真结果最大可减小近5倍。且位置系统的控制效果也有大幅提升。（3）实验结果表明,加载力干扰时PID位置可获得允许误差范围内5%的控制精度;位置指令变化时,速度反馈可有效抑制多余力,实验和仿真的力及位置动态响应过程趋势基本一致。
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