基于机液压差补偿的负载口独立控制系统主被动柔顺控制

The traditional valve control hydraulic system often uses a sliding spool to control inlet and outlet oil way of the hydraulic actuators, It is different that the independent meter system can effectively reduce system energy consumption and achieve energy savings while realizing motion control. However, due to the existence of pressure and speed coupling control, in the process of motion control, the control accuracy is low and the stability is poor as the active and passive alternating load conditions. Therefore, research on the active-passive compliance control method of the independent metering control system, which has an urgent need. This project uses the independent metering system with mechanical hydraulic pressure compensation as the research object to carry out the following research: (1) The hydraulic system mathematical model is built and the parameters are modified by the sensitivity method to provide accurate mechanism model for the compliance control method research.(2)Research on load feedforward impedance control method based on pressure observation to improve the performance of the motion control;(3)Research on the coupling and decoupling control of active-passive loads for multi-actuator compound motion, solves the problem of active-passive compliance control, and proposes a multi-actuator compound motion active -passive compliance control method. The research of this project can effectively suppress the vibration shock caused by the active and passive alternating load, which is of great significance to improve the precision and stability of the hydraulic actuator's motion control.

负载口独立控制系统由于打破了传统阀控液压系统利用一根阀芯同时控制着液压执行器的进、出口油路，在实现运动控制的同时，能够有效降低系统能耗，实现节能。然而在运动控制的过程中，由于存在着压力和速度的耦合控制，在主被动交变负载工况下，控制精度低、稳定性差，因此，研究能够适用于负载口独立控制系统的主被动柔顺控制方法，具有迫切需求。本项目以基于机液压差补偿的负载口独立控制系统为研究对象开展以下研究：(1)液压系统的参数建模与灵敏度分析，为柔顺控制方法的研究提供机理模型；(2)基于压力观测的负载前馈阻抗控制方法研究，提高运动控制性能；(3)多执行器复合运动时主被动负载耦合规律及解耦控制研究，解决主被动柔顺控制匹配问题，提出多执行器复合运动主被动柔顺控制方法。本项目的研究可以有效抑制主被动交变负载带来的振动冲击，对提高液压执行器运动控制精度与稳定性具有重要意义。

负载口独立控制系统相比于传统的阀控液压系统具有一定的节能特性，然而，在目前的工业领域罕见负载口独立控制系统的整机应用，其主要原因是负载口独立控制系统是一个压力、流量的耦合控制的多输入多输出控制系统，在主被动柔顺控制过程中，具有较高的控制难度。. 本项目针对负载口独立控制系统中主被动柔顺控制问题，采用机液压差补偿方法，设计了基于机液压差补偿的负载口独立控制系统，主要开展的研究工作：(1)建立了基于机液压差补偿的负载口独立控制系统数学模型与电液控制系统联合仿真模型，分析了死区、滞环等非线性环节对控制系统性能的影响，得到了流量、压力、负载、阀口开度等参数对液压执行器运动控制的影响规律；(2)分析了负载波动下液压执行器两腔压力及输出力的变化规律，提出了基于压力观测的液压执行器负载前馈-反馈复合控制方法，减小了超调量，提高了控制精度和稳定性；(3)分析了多执行器在主动型负载工况、被动型负载工况、主被动复合型负载工况下负载力与系统状态参数之间的变化规律，提出了主动防吸空控制方法和被动节能控制方法，并进行了仿真与试验验证。. 本项目的研究结果表明基于机液压差补偿的负载口独立控制系统在具有节能特性的同时，可以实现液压执行器的主被动柔顺控制，从而抑制负载变化的影响，对提高运动控制精度和稳定性具有重要意义。目前完成了计划的研究内容，基本达到了预期的研究目标，发表/录用学术论文16篇；申请发明专利10项，其中授权4项，公开6项；已培养硕士研究生4人，正在培养硕士研究生4人；应用本项目相关技术与控制方法，研发了模块化大型精密运输装备电液控制系统，并作为主要创新点，获得了江苏省科学技术二等奖。