關(guān)于泵閥協(xié)調(diào)控制的分析

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發(fā)布時間：2017-10-20
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【概要描述】1方案原理?　　泵閥協(xié)調(diào)控制的EHA方案原理。此方案采用直流調(diào)速電機(jī)帶動定量泵，由伺服閥換向，回避了電機(jī)換向或泵換向的非靈敏區(qū)及大慣量，提高了系統(tǒng)的響應(yīng)；用電機(jī)調(diào)速改變流量的方式與斜盤調(diào)節(jié)方式相比，降低了結(jié)構(gòu)復(fù)雜性，斜盤調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)化成功率調(diào)節(jié)器既降低了結(jié)構(gòu)質(zhì)量又減少了斜盤調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)自身的功率損耗。工作過程中，根據(jù)負(fù)載特性的不同，調(diào)節(jié)泵的流量和閥前壓力以及泵，閥的工作過程，使作動系統(tǒng)既滿足動態(tài)性能的需

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關(guān)于泵閥協(xié)調(diào)控制的分析

分類：公司新聞
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發(fā)布時間：2017-10-20
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詳情

　　1、方案原理

　　泵閥協(xié)調(diào)控制的EHA方案原理。此方案采用直流調(diào)速電機(jī)帶動定量泵，由伺服閥換向，回避了電機(jī)換向或泵換向的非靈敏區(qū)及大慣量，提高了系統(tǒng)的響應(yīng)；用電機(jī)調(diào)速改變流量的方式與斜盤調(diào)節(jié)方式相比，降低了結(jié)構(gòu)復(fù)雜性，斜盤調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)化成功率調(diào)節(jié)器既降低了結(jié)構(gòu)質(zhì)量又減少了斜盤調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)自身的功率損耗。工作過程中，根據(jù)負(fù)載特性的不同，調(diào)節(jié)泵的流量和閥前壓力以及泵，閥的工作過程，使作動系統(tǒng)既滿足動態(tài)性能的需要，又能提高系統(tǒng)效率，降低發(fā)熱。

　　2、前饋控制設(shè)計

　　泵閥協(xié)調(diào)控制EHA閥前壓力的維持主要是由電機(jī)帶動定量泵提供流量和蓄能器釋放或吸收流量的共同作用來實現(xiàn)，即系統(tǒng)的壓力環(huán)服務(wù)于位置環(huán)。但由于泵閥協(xié)調(diào)控制EHA位置環(huán)是閥控缸環(huán)節(jié)，伺服閥的頻寬遠(yuǎn)高于電機(jī)頻寬，因此獨(dú)立的壓力環(huán)控制很難有效滿足工作壓力在設(shè)計值附近小幅波動的要求。若將位置環(huán)的誤差引入壓力環(huán)，則可使電機(jī)先于壓力環(huán)壓力改變而提前運(yùn)行，從而提高壓力環(huán)的響應(yīng)速度。

　　3、模糊免疫控制器設(shè)計

　　免疫系統(tǒng)是生物尤其是脊椎動物和人類所必備的防御機(jī)理。它能保護(hù)機(jī)體抗御病原體，有害異物及癌細(xì)胞等致病因子的侵害，淋巴細(xì)胞是免疫系統(tǒng)中最重要的細(xì)胞，主要有B細(xì)胞和T細(xì)胞2類。當(dāng)抗原進(jìn)入機(jī)體，被加工處理后遞呈給相應(yīng)的T細(xì)胞，即傳遞給TH細(xì)胞和TS細(xì)胞，然后共同刺激B細(xì)胞，B細(xì)胞通過表面感受器接受刺激，經(jīng)過一段時間后產(chǎn)生抗體以清除抗原。而抗原減少，體內(nèi)TS細(xì)胞增多，抑制了TH細(xì)胞的產(chǎn)生，則B細(xì)胞也隨著減少。若干時間之后，免疫反饋系統(tǒng)便趨于平衡。TH細(xì)胞和TS細(xì)胞的調(diào)節(jié)過程可以分別看成是正反饋和負(fù)反饋的免疫調(diào)節(jié)過程，這些過程是一種高度進(jìn)化的生物調(diào)節(jié)過程，能識別和清除像抗原和微生物細(xì)胞這樣的外部物質(zhì)，使免疫系統(tǒng)具有學(xué)習(xí)，記憶和模式識別能力。

　　4、模型建立及仿真

　　AMESim是基于圖形化的仿真軟件，主要用于工程系統(tǒng)的建模，仿真和動態(tài)性能分析，該軟件在建立液壓系統(tǒng)數(shù)字模型的過程中充分考慮到液壓油的物理特性和液壓元件的非線性特性，具有強(qiáng)大的后處理功能，但其對控制算法的建模處理上功能較差，不過，由于AMESim軟件具備了控制軟件Simulink的接口功能，通過它可以將復(fù)雜的控制算法添加到液壓系統(tǒng)的模型中，然后進(jìn)行機(jī)電液一體化聯(lián)合仿真。

　　因此，采用MATLAB軟件進(jìn)行控制算法的處理，采用AMESim軟件進(jìn)行泵閥協(xié)調(diào)控制EHA的建模。

　　為了更好地反應(yīng)FFIM算法控制器對泵閥協(xié)調(diào)控制EHA壓力環(huán)節(jié)復(fù)雜特性的控制能力，假設(shè)某飛行器高負(fù)載工況下，泵閥協(xié)調(diào)控制EHA跟隨的典型位移測試信號。飛采用常規(guī)PID控制器跟隨測試信號的閥前壓力曲線如圖7所示。由圖7可以看出，在跟隨階躍信號時，最低壓力值降低到15MPa，在高頻小幅值信號階段，最低壓力值約為15.8MPa，在低頻大幅值信號階段，壓力最低值約為15.4MPa.將位置環(huán)誤差信號作為前饋信號引入壓力環(huán)后，而進(jìn)一步加入模糊免疫控制算法（FFIM）后，系統(tǒng)的壓力環(huán)閥前壓力變化曲線。

　　前饋信號的引入，使得閥前最低壓力值約為15.1MPa，而由于電機(jī)動作較早，使得閥前壓力高于設(shè)計壓力值，且波動大，造成了系統(tǒng)的效率降低。采用前饋模糊免疫控制算法后，系統(tǒng)壓力環(huán)的最低壓力約為15.1MPa，與采用前饋PID控制算法的最低壓力值基本相同，而在跟隨其它信號后，壓力環(huán)最低壓力約為15.7MPa，最高壓力約為16.2MPa，壓力基本在設(shè)計值16MPa附近波動，控制性能較好。

　　5、結(jié)論

　　針對泵閥協(xié)調(diào)控制EHA的閥控環(huán)節(jié)響應(yīng)高于壓力環(huán)節(jié)的特殊性，提出將閥控環(huán)節(jié)的位置偏差作為前饋信號引入壓力環(huán)，同時對前饋信號引入所帶來的壓力值升高和波動問題，選取了具有在線整定參數(shù)和優(yōu)化能力的前饋模糊免疫控制（FFIM）算法。

　　仿真結(jié)果表明，F(xiàn)FIM控制器與常規(guī)PID及引入前饋的PID控制器相比，不僅系統(tǒng)的最低工作壓力值增大，而且壓力環(huán)響應(yīng)的快速性得到提高，壓力值的波動較小，閥前壓力基本維持在設(shè)計點(diǎn)附近，增強(qiáng)了控制器對壓力環(huán)復(fù)雜特性的控制能力，實現(xiàn)了泵閥協(xié)調(diào)控制EHA性能與效率兼顧的目的。

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