线性变参数电液压私服系统的控制与模型(英文翻译).doc

本科生毕业设计（论文） 翻译资料 中文题目：线性变参数英文题目：Modelling and LPV control of an electro-hydraulic servo system 学生姓名：包明 学 号班 级：410604 专 业：机械工程及自动化 指导教师：陈晋士 线性变参数 (Frans Wijnheijmer, Gerrit Naus, Wil Post, Maarten Steinbuch and Piet Teerhuis) 摘要 本文的目的是一种液压伺服系统在频域定位基于控制器的设计和的线性变参数控制器。实际，液压缸和电液伺服阀数字控制系统 一、导言 在电液伺服控制系统中古典与常用的控制方法是基于非线性动力学的本地线性化系统[5]、[11]。不过这种方法需要保守的控制器牺牲性能。为了依靠液压动力学系统[13]和[12]处理位置提出了自适应控制器。然而，他们适用的情况如模型可以在事先预测。[8]提出一种基于力控制器的合成能够达到一种动力学的线性反馈。虽然有希望得到结果，但与真正解决问题比起来这种接近仅仅是将非线性动力学向力控制器接近。为了能够处理非线性动力学，[7]适用于反推。利用增益调度控制的合成，能够建立一种可调节参数的控制器。[4]就是利用了这种线性变参数 H∞）成为一个有着稳定的增益调度[6]的控制器。 本文讨论古典H∞和LPV控制在电液压伺服系统H∞控制器随之发展起来（第三节-B）。最后LPV发展起来（第三节-C），它的执行需要一种新的离散化运算法则的发展（第四节）。 二、模型 A、系统介绍 在我们装配的线性液压传动装置中，静压轴承是水平安装的驱动大多数M。整体重量由直线滚动导轨支撑，所以摩擦可以忽略。实际硬件装备如图1所示，相应的液压图如图2所示。电液压伺服阀使用一种普通的三位四通中心对称型阀如图2所示。为了避免由于液压缸不对称流入和流出液压缸流量的不同引起的压力突变逆转对活塞杆的作用，这种结构是很重要的见[11]。 伺服阀安装在液压缸的顶部，以减少不流动量的影响。位移传感器完全在液压缸的活塞杆内部，测量压力的压力传感器安装在液压缸的腔内并且与多种形式的伺服阀连接。这些伺服阀都认为是理想的切在动力学模型中不需要计算。电流放大器输入电压 图1 实际装配的电液伺服系统 图2 电液压伺服系统的压力图 B、 在这部分中推导系统的参数模型，见图2。负载压力定义为并与所提供的压力关系单位化：。把静压轴承的泄漏认为是层流即通过不同的窄口与压力的关系是线性的。常化泄露最大泄露的关系即泄露在推出。对液压缸的活塞取平衡 (1) A是活塞面积，y是位置，V是总被困的液体量，E是有效的体弹性模量，qv是阀的流量。总体积。所以，液压缸随负载运动期间为非线性行为。（1） 该阀流量是一个关于通过阀口(或)和阀芯位置X处的力的非线性函数，见图2。该阀流量假定动荡（孔流量去）,所以中心伺服阀的临界容积流量为： (3) 其中为阀在完全输入信号下（或）时的额定容积流量由厂商给定，是规格化的滑阀位置，是有效流量系数，是阀端口的宽度，是流体的密度。 公式（3）周围小变化线性化,即在没有静载荷和较小的阀口开度情况下。最是湍流的一个必要条件，另外流动变为层流，从而滑阀在位置处以经线性化。线性化（3）可化为： (4) 由于摩擦载荷可以忽略载荷动力可以化简为： (5) 综合动力学模型（2）、（4）和（5）可得（见[11]）: (6) 该伺服阀的动态在第一阶段应予以考虑。在这种情况下，阀门拥有一个坚实的相位滞后的范围，影响系统动态来自伺服传递函数制造商的二阶系统已确定，见[10]。考虑到放大器理想动力学行为，传输阀芯位置函数的输入信号U（电压） (7) 其中s是拉普拉斯算子，,,分别为阀的阻尼比和固有频率,它们是由厂商提供的合适(7)的常数。就这种伺服阀而言它的固有频率。应注意相位因为相位滞后在控制设计中最重要，见（3）和第三节。 通过拉普拉斯变换（6）可以分别变换成响应位置和压力的传递函数，与（7）结合得： 和 (10) 其中是系统的固有频率是系统的阻尼比。请注意，参数与（y）的位置有关，它是通过系列复杂的位置变化和压力传递函数响应所得到的。因而（8）和（9）只是在固定的位置上是线性的，从一个非线性参数模型中得到。此外位置传递函数响应（8）有综合的作用，而压力传递函数（9）有区分的作用。 图3 从u到y的标准的TFE的开环位置和黑盒子模型传递函数。图中从左至右分别记录了S在95%、50%、25%