新型电机融合泵驱动的泵控缸伺服控制策略研究

论文摘要

新型电机融合泵即新型电机泵是轴向柱塞泵和永磁电机融合为一体的新型高效节能机电一体化动力单元。由该电机泵驱动的泵控缸电液伺服系统,依靠改变电机泵转速实现系统流量调节,从而实现对液压系统的控制。与传统的直驱式泵控缸伺服系统不同的是,采用电机泵取代伺服电机和定量泵的组合,具有体积小、高效节能、可靠性高等特点,被公认为液压控制中最有前途,最重要的发展方向之一。本课题来源于国家自然科学基金资助项目“数字控制交流伺服变速变量轴向柱塞液压电机泵原理、关键技术与实验研究”。本文首先分析了新型电机泵的工作原理和系统组成,建立了该泵控液压缸伺服系统电机泵转速内环数学模型和位置外环数学模型。其次,针对该泵控缸位置伺服系统的高阶数学模型,采用反演递推算法设计系统控制器,对于系统中存在的参数不确定性和外界负载扰动进行了统一处理,设计了参数自适应律,仿真表明该方法具有良好的控制效果。然后,针对传统反演递推算法在处理高阶系统时,采用参数自适应律来处理参数摄动,在控制器中有大量参数需要试凑,而且控制算法本身只能保证系统的稳定性而不能保证系统动态效果的问题,提出了一种基于积分滑模的反演自适应控制算法,减少了控制器中需要试凑的参数,并且由于采用了极点配置的方法可以实现系统期望的动态性能。最后,将系统高阶数学模型,分解为两个子系统。基于LMI的鲁棒控制方法设计子系统的虚拟控制器,由于采用无记忆状态反馈控制器结构简单,为进一步运用递推算法实现高阶系统的设计提供了方便。基于Lyapunov稳定性理论,设计了系统最终的控制器,保证了闭环系统具有L2增益稳定性,使得该控制器对于高阶系统中存在的参数不确定性和外部扰动具有较强的鲁棒性能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 电机泵融合技术的研究现状
• 1.2 电液伺服位置控制系统的研究现状
• 1.2.1 阀控系统与变排量泵控系统的区别
• 1.2.2 直驱泵控缸液压位置伺服系统
• 1.2.3 基于现代控制理论的电液伺服位置控制系统
• 1.3 课题来源及研究目的和意义
• 1.4 论文主要工作和结构安排
• 第2章 电机泵直驱泵控缸伺服系统数学模型的建立
• 2.1 电机泵驱动的泵控缸伺服系统的结构分析
• 2.1.1 电机泵驱动的泵控缸伺服系统构成
• 2.1.2 电机泵结构及工作原理
• 2.2 电机泵驱动的泵控缸伺服系统数学模型
• 2.2.1 直驱泵控缸转速内环数学模型
• 2.2.2 直驱泵控缸位置外环数学模型
• 2.3 电机泵基本参数及直驱泵控缸伺服系统模型参数
• 2.4 本章小结
• 第3章 电机泵直驱泵控缸伺服系统改进参数自适应反演控制
• 3.1 问题提出
• 3.2 电机泵直驱泵控缸伺服系统常规反演控制器设计
• 3.2.1 常规反演控制器设计
• 3.2.2 稳定性分析
• 3.2.3 仿真研究
• 3.3 电机泵直驱泵控缸伺服系统改进参数自适应反演控制器设计
• 3.3.1 改进参数自适应反演控制器设计
• 3.3.2 稳定性分析
• 3.3.3 仿真研究
• 3.4 本章小结
• 第4章 电机泵直驱泵控缸伺服系统局部滑模反演自适应控制
• 4.1 问题提出
• 4.2 直驱泵控液压缸伺服系统局部滑模反演自适应控制器设计
• 4.2.1 局部滑模自适应控制器设计
• 4.2.2 反演自适应控制器设计
• 4.2.3 系统稳定性分析
• 4.3 仿真研究
• 4.4 本章小结
• 第5章 电机泵直驱泵控缸伺服系统L2增益鲁棒反演控制
• 5.1 问题提出
• 2 增益鲁棒反演自适应控制'>5.2 直驱泵控缸伺服系统L₂增益鲁棒反演自适应控制
• 2 增益的鲁棒反馈控制器设计'>5.2.1 具有L₂增益的鲁棒反馈控制器设计
• 5.2.2 反演自适应控制器设计
• 5.2.3 系统稳定性分析
• 5.3 仿真研究
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
• 致谢
• 作者简介