履帶車(chē)輛液壓傳動(dòng)同步控制策略研究外文文獻(xiàn)翻譯、中英文翻譯
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履帶車(chē)輛液壓傳動(dòng)同步控制策略研究
楊清軍,張朝,張輝機(jī)電工程學(xué)院
哈爾濱工業(yè)大學(xué)
哈爾濱,中國(guó)yqj@hit.edu.cn電子郵件:
呂青俊,楊蕾,熊慶輝科技對(duì)車(chē)輛傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)室
中國(guó)北方車(chē)輛研究所,北京,中國(guó)
摘要
同步問(wèn)題是靜液壓傳動(dòng)履帶車(chē)輛在正常工作狀態(tài)下的主要問(wèn)題和技術(shù)挑戰(zhàn)。考慮了參數(shù)擾動(dòng)、摩擦阻力系數(shù)、泄漏系數(shù)和泵排量的不對(duì)稱(chēng)性。這些因素被視為干擾輸入,并通過(guò)控制算法抑制。利用Matlab/Simulink開(kāi)發(fā)了系統(tǒng)仿真模型,設(shè)計(jì)了履帶車(chē)輛液壓傳動(dòng)同步控制策略。用矩陣?yán)碚摻怦铖詈舷到y(tǒng),基于滯后超前校正器完成耦合閉環(huán)校正。然后采用均衡同步電路和交叉耦合同步電路來(lái)減小同步誤差。最后,提出了自抗擾控制器(ADRC)。仿真結(jié)果表明,交叉耦合同步電路對(duì)參數(shù)不對(duì)稱(chēng)性?xún)?yōu)于均衡同步電路。ADRC進(jìn)一步提高同步性能,并具有更好的魯棒性隨時(shí)間變化的系統(tǒng)。
關(guān)鍵詞 液壓傳動(dòng);履帶車(chē)輛;同步回路;自抗擾控制器
1. 引言
近年來(lái),隨著科技的發(fā)展,履帶車(chē)輛的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。他們逐步擴(kuò)展到軍用車(chē)輛,工程車(chē)輛,農(nóng)業(yè)機(jī)械,和許多其他領(lǐng)域。靜液壓傳動(dòng)作為履帶車(chē)輛的典型傳動(dòng)方式無(wú)級(jí)變速和轉(zhuǎn)向的各種調(diào)控[ 1 ]。楊蕾[ 3 ]研究轉(zhuǎn)向靜液壓驅(qū)動(dòng)履帶車(chē)輛主要用于直線(xiàn)行駛,值得學(xué)習(xí)。履帶車(chē)輛液壓傳動(dòng)一般采兩套變量泵驅(qū)動(dòng)變量馬達(dá)。王艷[ 6 ]提高了系統(tǒng)的魯棒性,通過(guò)Bang-Bang控制器。K. Dasgupta等人[ 7 ]對(duì)靜液壓傳動(dòng)的進(jìn)一步研究,建立對(duì)履帶車(chē)輛應(yīng)用基礎(chǔ)。雖然系統(tǒng)地開(kāi)發(fā)了液壓同步控制回路[ 11 ],但對(duì)履帶車(chē)輛液壓傳動(dòng)的適應(yīng)性仍有待分析。重點(diǎn)研究了兩種驅(qū)動(dòng)單元的泵、電機(jī)參數(shù)不對(duì)稱(chēng)和運(yùn)行工況對(duì)靜液壓驅(qū)動(dòng)履帶車(chē)輛同步的影響。建立線(xiàn)性模型,解耦校正。在不同的電路和自抗擾控制器之間進(jìn)行仿真比較,以獲得不同的魯棒性和適應(yīng)性。
2. 建模和線(xiàn)性化
2.1變排量泵驅(qū)動(dòng)變量馬達(dá)
一般來(lái)說(shuō),變排量泵驅(qū)動(dòng)變排量電機(jī)在履帶車(chē)輛正常行駛時(shí)工作正常。內(nèi)外電機(jī)均提供牽引力和輸出功率。根據(jù)液壓理論,該系統(tǒng)可以表示由一組方程。在全歸一化位移泵,T是theime常數(shù)的變量泵,UI的控制信號(hào),QPI是泵的輸出流量,DP是電機(jī)全位移;Z P表示泵的轉(zhuǎn)速;CIP,CEP,CIM和Cem的內(nèi)部和外部的泵和電機(jī)漏磁系數(shù);PI和PR的壓力高壓腔和低壓腔分別為電機(jī)的歸一化位移,DM是電機(jī)全位移;Z MI是電機(jī)的轉(zhuǎn)速;V0是高壓室總?cè)莘e;Ee是液壓彈性模量;Ti是電機(jī)負(fù)載;i 1 2,代不同的單位。
2.2履帶車(chē)輛
履帶車(chē)輛的受力分析圖如圖1所示。F1和F2的牽引力;FR1、FR2是摩擦力;FW是空氣阻力;B是軌道中心的距離;L是履帶接觸地面的長(zhǎng)度;m是轉(zhuǎn)向阻力矩,R是轉(zhuǎn)彎半徑;V1和V2是內(nèi)外毛毛蟲(chóng)的速度;Vc是車(chē)速中心;Z是轉(zhuǎn)向角速度。
根據(jù)履帶車(chē)輛動(dòng)力學(xué),該模型可以表示如下:
其中M是履帶車(chē)輛的質(zhì)量;J是履帶車(chē)輛的慣性矩;f為摩擦阻力系數(shù);M為地面附著系數(shù)K是傳輸效率;我是傳動(dòng)比;r為驅(qū)動(dòng)輪的半徑;Pmax是最大轉(zhuǎn)向阻力系數(shù)。A是車(chē)輛的迎風(fēng)面積;CD是空氣阻力系數(shù);U是空氣密度。
由于這些系統(tǒng)參數(shù)的不對(duì)稱(chēng)性,兩個(gè)電機(jī)的速度彼此不同,發(fā)生同步誤差。摩擦阻力系數(shù),泄漏系數(shù)和泵排量被視為干擾輸入。因此,假設(shè)f,Ct和A是可變的,上述方程的拉普拉斯變換,可以建立。
2.3 線(xiàn)性化分析與修正
履帶車(chē)輛液壓傳動(dòng)是一種具有雙重輸入雙輸出系統(tǒng)。變量泵驅(qū)動(dòng)變量馬達(dá)的工作過(guò)程分為兩個(gè)階段:變量泵驅(qū)動(dòng)低速固定排量馬達(dá)和固定排量泵驅(qū)動(dòng)變量—高速位移馬達(dá)。電機(jī)和的位移分別設(shè)定為兩個(gè)階段的最大值。以變量泵驅(qū)動(dòng)馬達(dá)為例,U1和U2主通道的控制信號(hào),N1和N2作為輸出信號(hào)。該系統(tǒng)是線(xiàn)性化圍繞一定的恒定速度,系統(tǒng)的伯德圖如圖2所示。
從圖2可以看出,卡特彼勒車(chē)內(nèi)外有很強(qiáng)的耦合作用。為了準(zhǔn)確地控制系統(tǒng),去耦是必不可少的。
圖2伯德圖
引入一個(gè)新的控制向量。
然后將系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為輸出V和偽輸入A之間的偽線(xiàn)性系統(tǒng)如下。
解耦結(jié)果表明,傳遞矩陣耦合矩陣與速度有關(guān)。因此,該系統(tǒng)是時(shí)變。超前滯后補(bǔ)償器的設(shè)計(jì)如下。
在G1和G2 x1-n1信道匹配;應(yīng)用X2—N2通道。校正系統(tǒng)的示波圖顯示在圖3。圖顯示校正后系統(tǒng)穩(wěn)定動(dòng)態(tài)特性接近。同步電路在超前滯后補(bǔ)償器的基礎(chǔ)上,控制效果。
根據(jù)控制理論,交叉控制器—耦合電路設(shè)計(jì)g(s)0.039 s 1 s 0.45 s 1,其截止頻率,0 10 1位1相位裕度和增益裕度匹配主信道。由于相同的系統(tǒng)參數(shù)的變化,不同的同步策略的控制效果。仿真結(jié)果表明,與均衡同步電路相比,交叉耦合同步電路具有較好的同步性能。
3.控制器對(duì)系統(tǒng)的內(nèi)部擾動(dòng)
超前解耦補(bǔ)償器是基于精確模型設(shè)計(jì)的,解耦后系統(tǒng)是隨時(shí)間變化的。因此,當(dāng)線(xiàn)性化點(diǎn)的速度發(fā)生變化時(shí),交叉耦合同步電路的抗干擾能力就不能達(dá)到理想的效果。履帶車(chē)輛液壓傳動(dòng)。
自抗擾控制器由三部分組成:跟蹤微分器、擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)觀(guān)測(cè)器和非線(xiàn)性狀態(tài)誤差反饋控制律[ 14 ]。根據(jù)分離定理,可以分別設(shè)計(jì)ADRC的三個(gè)部分。A.跟蹤微分器由于履帶車(chē)輛是三分之一階系統(tǒng),假設(shè)輸入通過(guò)系統(tǒng)應(yīng)用于三分之一階系統(tǒng)。傳遞函數(shù)是ESO提供了不可測(cè)量系統(tǒng)的狀態(tài)估計(jì)和未知擾動(dòng)的實(shí)時(shí)動(dòng)作。然后,通過(guò)補(bǔ)償估計(jì)的等效干擾,提高了系統(tǒng)的性能。它的總參數(shù)變化的影響作為等效干擾作用在系統(tǒng)控制輸入點(diǎn)。
4.結(jié)論
雙變量的同步性能置換泵驅(qū)動(dòng)可變位移電機(jī)研究過(guò)。已經(jīng)對(duì)幾種控制策略進(jìn)行了研究取得了良好的成績(jī)。1)該系統(tǒng)具有很強(qiáng)的耦合效應(yīng),因此具有很強(qiáng)的耦合效應(yīng)解耦控制器已被開(kāi)發(fā)為其他的基礎(chǔ)控制策略。)基于拉格-鉛的交叉耦合控制器與之相比,每一側(cè)的控制器性能更好均衡同步控制。)適應(yīng)干擾抑制控制效果最好性能,因?yàn)樗^(guān)察到所有的單交易因素在控制輸入中向系統(tǒng)注入干擾
相應(yīng)地取消等效的擾動(dòng)。它還執(zhí)行在不同的速度。
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