【摘 要】
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通过永磁同步电动机拖动定量齿轮泵的液压动力源系统具有结构简单、可靠性高、调速范围广、噪声小、易于实现闭环控制等优点,在大功率、大惯性负载工况下具有广泛的适用空间
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通过永磁同步电动机拖动定量齿轮泵的液压动力源系统具有结构简单、可靠性高、调速范围广、噪声小、易于实现闭环控制等优点,在大功率、大惯性负载工况下具有广泛的适用空间。但是这种液压动力源在出现外界负载扰动时,由于流量和压力的强耦合特性,出现系统流量瞬时波动大、响应速度慢、不易调整等问题,同时在系统目标流量发生改变时,也会出现跟踪时间过长等问题。目前在控制策略上广泛选用PID反馈控制,反馈控制的主要作用是校正系统偏差,消减由系统不确定性和扰动引起的响应误差,但缺点是其对元件特性变化不敏感;而前馈控制是针对某一特定的干扰进行补偿,控制作用发生在干扰作用的瞬间而不需等到偏差出现以后,比反馈控制更加及时、有效。本文研究了前馈控制和反馈控制的原理及优缺点,在液压动力源流量闭环控制的基础上,提出采用前馈-反馈复合补偿控制策略实现液压动力源在典型工况下的恒流量控制。实验结果证明了当系统存在负载扰动时,负载前馈-反馈复合补偿控制可以有效的减小流量波动,缩短调整时间;输入前馈-反馈复合补偿控制则大大的提高了系统流量跟踪性能。本文主要研究内容如下:1、介绍了变转速液压动力源的结构和原理,在液压动力源数学模型的基础上,计算了电机转速与系统压力、流量之间的数学关系。2、分别设计了反馈控制器和前馈控制器,在变转速液压动力源的Simulink仿真模型上,分别实现了负载前馈-反馈复合补偿控制和输入前馈-反馈复合补偿控制下的仿真,仿真结果证明了前馈控制对扰动补偿的可行性。3、介绍了变转速液压系统试验台的硬件结构和软件程序,然后在工控机测控平台Lab VIEW环境下完成控制程序的编写,并进行调试。4、计算确定了前馈控制器的初始参数。在典型加载工况下,进行变转速液压动力源流量控制实验;在目标流量输入变化时,进行液压动力源的流量跟踪控制实验。介绍了几种前馈控制器参数的整定方法,在实验中对比了不同前馈控制器参数下系统的输出响应,进而确定前馈控制器参数优化方法。最后对不同控制策略的控制性能做了简单对比分析,结果证明了前馈-反馈复合控制分别在提高变转速液压动力系统抗负载扰动性能和流量跟踪性能上的可行性和有效性。
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