""；研究·设计；；计?，；≈‘；、享结构不变性原理在大幅度时变参数电液伺服系统中的应用兰坚Tp271J。I。。j摘要本文以负载模态质量大幅度变化的电液位置伺服系统为例，分析7由负载参数变化而引起系统输出特性变化的机理+介绍1运用结构不变性原理补偿自载模态质量变化、以及提高系统对输入信号响应速度的方法。关键词结构不变性原理时变系统电液伺服系统1前言在液压伺服系统中，负载参数的大幅度变化对系统的静、动态品质影响很大，比如，当惯性负载增大时，系统额宽就要降低，甚至变得不稳定为了解决这类问题，人们提出了多种控制理论和方法，其中最成功的理论有：模型参考自适应控制、自校正控制、变结构控制(或称滑动模态控制)、预测控制(或称模型算法控制)等。所有这些方法有一个共同的特点；都是通过连续自动检测系统的输出量本身，把它与理想的输出特性进行比较+从而使系统的输出特性达到最优。比如在电液位置伺服系统中，被检测的量是位移信号，但实质上，负载参数的变化往往是首先引起负载压力变化，由负载压力变化而间接引起位移输出特性的变化理论和实验都证明．通过连续自动检测系统的负载压力．用压力信号来补偿负载参数变化是一种更有效的方法。2模态质量大幅度盎化的电液位置伺服系统华中理工大学藏压教研审，430074湖北武汉1994车第2期根据牛顿第二定律，设作用在物体上的合外力为F，物体产生的加速度为Gt，则定义物体的模态质量为；，n—F／a模态质量是控制系统中影响系统频宽，并用来确定系统开环增益大小的一个基本参数，模态质量的变化对系统的稳定性和控制精度影响很大。在多自由度运动系统中，如机器人、转台以及如图1所示的六自由度飞行模拟器中，虽然运动平台的总体质量为一定值，但当平台在不同位鼍、不同姿态或不同的速度运动时．作用在六个液压缸上的模态质量在几十倍的范围内变化。设计系统时，如果按最大模态质量来确定系统的开环增益，系统的频宽就会很低，满足不了设计要求；如果按最小模态质量来确定系统的开环增益，系统往往不稳定固此，合理选择控制参数，有效地补偿各单通道模态质量的变化，是提高整个系统各自由度方向运动精度和响应额宽的关键。2．1电液位置伺服系统的组成及原理图2所示为典型的电液位置伺服系统．其负载由质量和弹簧构成“。对应于该系统3维普资讯http://www.cqvip.com的方块图如图3所示。系统输出量Y对输入量Y。的传递函数为≠(s)一／一——!s+州)s丘+K图1飞行摸拟嚣运动系统原理豳AlA、A!～、A5．A6——运动平台B、岛．B、魄．底座】_Ib、l‘⋯Ik一一液压伺服缸豳2位置伺暖系统原理豳囤3位置伺皤系统方块圈式中，1——液压缸活塞面积，nl——流量增益，m，sV⋯液压缸及至伺服阀之间管路总容积，nl。——总流量一压力系数，墨一K+e，m／sNK一一伺服阀增益——放大器增益2．2自载参数变化引起系统输出特性变化的机理方块图3反应了负载参数变化引起系统输出特性变化的机理；负载参数的变化通过方块c和G引起系统静、动态品质发生变化。当负载参数发生变化时，通过方块C日I起负载压力P变化；负载模态质量m影响方块c中”／A项，负载弹性系数影响C中的Kl，A项；负载压力P的变化再通过方块G引起负载流量发生变化；方块G中Vs／4成A项表示所引起的油缸中流体压缩量的变化．C／A项表示所日I起的泄漏量的变化，这两项都比较小，方块G中Kl。，A是主要项，表示所引起的伺服阀输出流量的变化。负载流量的变化最终导致系统输出特性发生变化。由此可见，在电液位置伺服系统中，负载参数变化首先引起负载压力变化，然后导致位移输出特性发生变化。3结构不变性原理对负载参数变化的补偿作用由伺服阀的负载流量一压力曲线可知；当伺服阀线圈电流为某一定值时，伺服阀的输出流量随负载压力增大而减小，如果要在负载压力变化时使伺服阀的输出流量保持不变，一种方法就是连续改变放大环节的增益，这就是一般自适应控制的作法；另一种方法就是把负载压力反馈信号作为补偿信号，使之与放大环节输出的电压信号迭加，从而相应地连续改变伺服阀线圈电流，使伺服阀的输出流量不受影响，这就是对输出量的结构液压与气动维普资讯http://www.cqvip.com不...
