[发明专利]变排量变压力调节负载匹配电液位置跟踪控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电液位置跟踪控制方法，尤其是涉及一种变排量变压力调节负载匹配电液位置跟踪控制方法。

背景技术

电液位置伺服系统广泛应用于飞机舵面控制、机床进给系统、机械臂运动机构、风力发电机叶片俯仰角控制等领域。传统的电液位置伺服系统使用定量泵+溢流阀供油单元或恒压变量泵供油单元向负载提供恒定压力，而负载所需的压力是变化的，供油压力与负载压力不相等导致负载伺服阀上产生压降，造成能量损失，整个系统的能量利用率低。另一方面，若仅仅降低供油压力来节能，会使传统的位置反馈控制响应速度变慢，位置控制特性变差。为了在节能的同时保持甚至提高位置控制性能，需要更有效的电液位置控制方法。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种变排量变压力调节负载匹配电液位置跟踪控制方法，减少压差损失达到节能目，同时提高液压缸位置跟踪精度。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种变排量变压力调节负载匹配电液位置跟踪控制方法，包括以下步骤：

1)获取液压缸速度信号v_d，计算伺服阀开度前馈控制量S_v,d：

S_v,d＝v_d×K_s

其中，K_s为控制系数；

2)根据所述伺服阀开度前馈控制量S_v,d以及液压缸位置信号x_d和负载需求，使用逆模型法反求泵出口压力前馈控制量P_p,d和泵变量控制阀前馈控制量q_a,d；

3)获取泵斜盘倾角泵出口压力P_p、液压缸位移x和液压缸负载压力P_L，根据所述泵出口压力前馈控制量和泵变量控制阀前馈控制量采用线性反馈方法获得变量控制阀实际控制量q_a，采用Backstepping方法获得伺服阀实际控制量S_v，实现液压缸位置跟踪控制。

所述控制系数K_s通过以下公式计算：

其中：

式中，K_q为伺服阀流量系数，A_c为液压缸活塞有效面积，β为油液弹性模量，T_c为前馈控制器运算周期，V_c0为初始位置时液压缸左右两腔容积，F为负载力，m为液压缸运动部件质量，a_dmax、v_dmax、x_dmax分别为液压缸加速度信号、速度信号和位置信号的最大值。

所述步骤2)中，使用逆模型法求出泵出口压力前馈控制量P_p,d具体为：

其中：

式中，B为液压缸速度粘滞系数，A_c为液压缸活塞有效面积，F为负载力，m为液压缸运动部件质量，P_L,d为液压缸前馈压力，β为油液弹性模量，V_c0为初始位置时液压缸左右两腔容积，Q_L,d为液压缸前馈流量，K_q为伺服阀流量系数，Sgn为符号函数。

所述步骤2)中，使用逆模型法求出泵变量控制阀前馈控制量q_a,d具体为：

当q_a,d<0时，

当q_a,d≥0时，

式中，为变量泵斜盘倾角前馈量，A_a、r_a分别为泵变量缸活塞面积和等效运动半径，V_p为泵出口容腔体积，K_qleak为泄漏系数，k_p表示泵流量系数。

所述步骤3)中，采用线性反馈方法获得变量控制阀实际控制量q_a具体为：

q_a＝q_a,d+q_a,c