基于同步驱动技术的双吊点液压启闭机控制系统研究

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在大型水利水电工程中,启闭机起着截流、泄洪等重要作用。双吊点液压启闭机因为占用空间小、安装方便、驱动力平稳、承载力大等优点得到广泛应用。本文以双吊点液压启闭机为研究对象,主要研究双吊点液压启闭机同步驱动技术,实现双液压缸同步控制,达到同步位移目的。通过比较单缸电液比例系统和双缸同步系统的控制方法,结合单缸自适应趋近律构造的滑模控制和双缸模糊自适应PI同步控制,采用了一种交叉耦合同步控制方法,实现了双缸超差可控的同步目标。首先,推导了单液压缸电液比例系统开环传递函数,设计了单液压缸电液比例控制的位置闭环系统。再以活塞杆为受力对象,分析双液压缸活塞杆受力情况,结合双缸控制特点,建立了双缸同步驱动系统的数学模型,研究了双液压缸同步控制的动静态特性。其次,分析了单缸电液比例系统非线性的产生原因,对电液比例阀进行死区补偿控制。针对非对称液压缸往返过程不对称性和液压缸摩擦特性造成的系统非线性,提出了一种自适应趋近律滑模变结构控制算法,并进行了对比应用研究。采用指数趋近律构造滑模变结构控制算法对单液压缸电液比例系统进行位置控制,仿真结果表明:采用该算法的单缸系统运行存在较大的滑模抖振。为削弱滑模抖振,采用自适应趋近律构造滑模控制进行优化,仿真结果表明:滑模抖振明显减小,系统动态性能得到改善。最后,将PI控制算法用于双液压缸同步控制器,大大减小了双缸运行的动态超调和静态误差,双缸位移同步性得到提高。但PI控制器适应性较差,为解决负载突变或水浪冲击等不确定因素造成的同步非线性控制效果不佳问题,引入了模糊自适应PI控制算法。综合单缸控制特性,采用了交叉耦合同步驱动控制,并进行了仿真研究。仿真结果表明:交叉耦合同步驱动控制对油路不对称和双缸偏载造成的双液压缸同步超差具有很好的抑制作用,验证了所提算法的有效性。
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