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随着现代工业技术水平的提高,对液压传动与控制系统的性能和控制精度等提出了越来越高的要求。本文针对传统阀控液压系统存在效率低、结构复杂、节流损失大、发热严重等问题,结合国际上电液伺服驱动技术的最新发展,构建了新一代直驱式泵控液压伺服系统。运用AMESIM仿真软件对系统性能与位置伺服控制特性进行了分析研究。
针对差动缸闭式泵控回路流量不平衡与低压腔存在的负压问题,给出了流量平衡解决措施。阐述了直驱式泵控液压伺服系统的组成、工作原理及系统实现方案,完成了直驱式泵控液压系统的设计与主要参数的确定。
较为全面地研究了基于AMESIM的液压系统建模方法。以建立的直驱式泵控液压系统为研究对象,运用AMESIM软件对系统进行了建模与仿真。通过仿真对系统的稳定性、频域特性及时域特性进行了分析。在此基础上,对系统的位移跟踪性能、系统流量和压力的变化规律以及系统能耗情况进行了系统的分析研究,证明了直驱式泵控液压系统所具有的独特优势。
对有关遗传算法的知识、理论与实施步骤进行了探讨,分析了影响系统位移控制性能的主要参数,运用AMESIM软件中的遗传算法优化功能优化了系统参数,对优化后系统的位移跟踪性能、液压缸工作腔的流量、液压缸活塞杆运动速度跟踪性能及系统能耗等进行了仿真分析,实现了对直驱式泵控液压伺服系统位移跟踪性能的优化。
研究了PID参数对系统控制特性的影响规律,对系统PID控制参数进行了整定,使系统位移跟踪性能得到进一步的改善。但仿真结果表明采用经典的PID控制算法对直驱式泵控电液伺服系统进行控制时,在保压阶段液压缸活塞杆的位移稳态误差发生微小波动,相应地,液压杆出现了较为明显的抖动,系统的能量消耗略为增大。
利用AMESIM软件的液压建模优势和MATLAB/Simulink在控制方面的优势,通过在AEESIM环境中建立系统模型,在MATLAB/Simulinkh中实现模糊PID控制的联合仿真思路实现了模糊PID控制器控制参数的自整定。仿真结果表明:系统位移跟踪误差明显降低,而且系统在保压阶段的振动范围缩小。此外,对参数的不确定和外界负载干扰,系统位移跟踪性能有较强的鲁棒性,而且能耗也有所降低。