Design and Advanced Control of Intelligent Large-Scale Hydraulic Synchronization Lifting Systems(有道文档翻译-英译中结果).docxVIP
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Hindawi
控制科学与工程学报,2019,vol . 21, no . 4, no . 4, /10.1155/2019/4641289
研究文章
智能大型液压同步升降系统的设计与先进控制
,
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丽江董
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1
1
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2 .北京交通大学机械电子与控制工程学院,北京100044
奥克兰大学电子与计算机工程系,新西兰奥克兰92019
信件应寄给董丽静;donglj@
2019年5月22日;2019年9月1日修订;2019年9月9日录用;学术编辑:Radek Matuˇsu?
版权所有?2019董丽晶等。这是一篇开放获取的文章,在知识共享署名许可下发布,该许可允许在任何媒体上不受限制地使用、发布和复制,只要原始作品被适当地引用。
由于越来越多的大型建筑物或桥梁倾向于整体移动或吊装,吊装系统的需求越来越大。传统升降系统中的液压缸通常由带油箱的普通泵提供,这就带来了长距离的液压管路和信号线。本文设计了一种新型的智能举升系统结构,该系统具有独立的液压供电系统、无线通信模块和分布式控制器。基于所设计的智能举升系统体系结构,提出了一种改进的迭代学习控制策略来提高系统的同步性能。利用所提出的先进控制策略,即使在通信时延和饱和的影响下,也能在有限的时间间隔内实现同步。起重子系统的分布式控制器仅利用周围子系统接收到的延迟信息。这与传统的提升系统不同,在传统的提升系统中,所有的提升子系统通常都是集中控制的。
1.介绍
近年来,液压升降系统在建筑物或桥梁的维护或运动中得到了广泛的应用,同时保持了结构的完整性。液压举升系统通常由几个举升子系统组成。为了保证提升过程的安全性,避免倾斜甚至倾覆,提升性能最重要的指标是提升子系统的同步。
为了实现高精度同步,许多研究者做了大量的工作,也有了一些相关的研究成果。Zhang et al.[2]提出了一种包含32个液压子系统的多缸同步举升系统方案。在该系统中,每8个液压子系统由一个公共泵站提供。在文献[3]中,作者从硬件方面设计了一种同步液压系统的主从机构方案。主液压控制系统与从液压控制系统之间的通信
实现了profibus - dp。所有的液压系统都直接通过长线接收服务器站的控制信号。同时,所有提升系统的液压油通过管道从一个集中泵站供应。这在吊装小型建筑时是合理的,所有的液压子系统都部署在一个紧凑的区域。然而,对于大型桥梁/建筑物的起重应用,起重系统通常包含许多液压起重子系统,并部署在大规模的地区。显然,对于这些应用,传统的集中控制结构不再适用。这需要分布式控制方案和独立的液压提升子系统,这些子系统通过无线数据传输单元(dtu)进行通信。
目前,无线通信技术和网络控制技术得到了飞速发展。这使得在大型液压同步升降系统中,用无线数据传输单元代替长钢丝绳成为可能。此外,先进
2
制造技术促进了集成智能液压举升系统的生产。因此,由装备dtu和分布式控制器的液压举升子系统组成的智能举升系统体系结构是发展的趋势,并可通过现代技术实现
(4、5)。
上述实际应用和发展趋势是本文研究工作的动力。为此,本文设计了一种智能液压同步举升系统体系结构,液压举升子系统配备无线dtu,分布范围广。提升子系统可以在通信范围内访问其他子系统的信息。每个起重子系统利用接收到的信息计算其控制输出。通过相邻信息的耦合,子系统在通信拓扑连接的条件下逐渐达到同步。然后,在已有文献研究的基础上,建立了举升子系统的数学模型。基于复杂系统理论,建立了整个举升系统的数学模型[7-9]。该模型还考虑了提升子系统通过dtu交互的信息耦合问题。
对于单独的液压缸系统,即使使用简单的PID控制器,也能达到令人满意的控制性能。实际上,用PID控制器[10]进行了很多实验。然而,对于大规模同步升降系统,控制器是利用邻近子系统的局部信息以分布方式[11]进行设计的。具体来说,本地信息是通过dtu来获取的,而不是直接从中央控制站接收参考信号。此外,在实际系统中,时间延迟是不可避免的[12-14]。针对时延通信网络下的遥操作液压举升系统,madahiet al.[15]提出了一种主从控制结构。简单的PID控制器不能保证整个提升过程中存在时滞的提升子系统的同步。为此,我们提出了一种迭代学习分布式控制器用于大型举升系统的各个液压子系统。迭代控制器是一种先进的控制技术,用于改善重复跟踪给定参考信号或操作的系统的同步响应[16-18]。
据我们所知,在液压举升系统中,利用dtu传递的来自周围智能液压举升子系统的局部信息设计的迭代学习分布式控制器尚未在文献中出现。第二部分介绍了所设计的智能举升系统,分析了其工作原理,并在此基础上建立了数学模型。第三节介绍了用于设计的大型智能举升系统的先进分布式迭代控制器。然后,对
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