柔性联接电液负载模拟系统非线性机理及系统解耦方法研究

Aiming at the requirement of development of simulation experimental study of science research from electro hydraulic load simulation strong coupling system and the continuously improvement of performance index requirement, considering the system changing complex effect from the flexible coupling link, excavating the nonlinear mechanism of joint action from direction of motion coupling gap with flexible constraint dry friction, revealing the special importance of intrinsic relationship from above factors with system coupling characteristics, the flexibility of low stiffness flexible coupling link is considered in this topic firstly, and the working mechanism of system with direction of motion coupling gap with flexible constraint dry friction nonlinear factor is in-depth analysis focused, the system dynamics location-force coupling model and vector power bond graph model will be built. Secondly, the complex coupling intrinsic relationship and essential characteristic between location system and force system of electro hydraulic load simulate system with flexible coupling and above nonlinear mechanism will be analyzed according to above model, and then the mathematic model of system coupling space will be built. Finally, the effective decoupling method will be proposed based on system studied coupling specific feature and coupling space base, simultaneously the feature of power sector itself considered. These research result not only can be applied in analysis and control of above electro hydraulic load simulate system, but also can be applied in other structure electro hydraulic servo system. So it has higher engineering value and theory research value.

针对模拟科学实验研究的发展对电液负载模拟强耦合系统的需求和性能指标要求的不断提高，考虑柔性联接环节对系统多变复杂的影响，挖掘含有运动方向联接间隙及柔性约束干摩擦共同作用下的非线性机理，揭示其与系统耦合特性之间的内在关系就显得尤为重要。本课题将首先考虑含有低刚度柔性联接环节的柔性、着重深入分析系统中含有运动方向联接间隙及柔性约束干摩擦非线性因素时的工作机理，建立系统动力学的位置-力耦合模型和矢量功率键合图模型；其次，根据此模型分析电液负载模拟系统在具有柔性联接和上述非线性机理作用下其位置系统与施力系统间复杂耦合的内在关系和本质特征，建立系统耦合空间的数学模型；最后，基于系统所研究耦合的具体特征与耦合空间基底，同时考虑动力机构本身特性提出有效的解耦方法。这些研究成果不仅可以应用于上述电液负载模拟系统的分析与控制，而且可以应用到其它结构形式电液伺服系统，因此具有较高的工程应用价值和理论研究价值。

电液负载模拟系统是一种典型的被动式电液力伺服控制模拟系统，针对其的相关研究主要被用在模拟对象在正常行进过程中，其受载荷部位在不同物理条件下所受到的相应的力（或者力矩）载荷谱作用下的动静态响应性能。从而对系统能够在高品质、高性能的指标下复现复杂、快速、精确、多种类的力（矩）载荷谱提出了很高的要求。同时，针对该强耦合系统、以及考虑柔性联接环节对系统多变复杂的影响，揭示含有运动方向联接间隙及柔性约束干摩擦与系统耦合特性之间的内在关系就成了满足上述很高指标要求情况下必须要解决的重要课题。.通过本项目的研究，首先考虑了含有低刚度柔性联接环节的柔性、着重深入分析了系统中含有运动方向联接间隙及柔性约束干摩擦非线性因素时的工作机理，建立了系统动力学的位置-力耦合模型和矢量功率键合图模型；其次，根据此模型分析了电液负载模拟系统在具有柔性联接和上述非线性机理作用下其位置系统与施力系统间复杂耦合的内在关系和本质特征，建立了系统耦合空间的数学模型；最后，在考虑动力机构本身特性的情况下提出有效的解耦方法。将上述模型通过内在力学和运动学关联机理有机结合可以大大提高系统模型的精确性和运行效率，并基于此分析和对比了不同解耦控制策略的应用效果，研究系统各种参数对系统性能的影响。在研究过程中，根据得到的较强额外干扰力的新特征、采用受迫流量适应性反馈泄流结构补偿和基于遗传算法神经网络智能控制策略设计的动态精确施力控制器进行系统解耦方法的研究，达到了更好抑制较强额外干扰力的目的，同时分析了结构补偿和智能控制器分别对系统解耦效果的权重并给出了优化方案。.在本项目的研究过程中，有些想法和尝试取得了较好的研究成果，该成果不仅可以应用于考虑了本项目中所涉及到的各种影响因素对电液负载模拟系统的分析与控制，也可以供其它结构形式电液伺服控制系统的研究做参考，因此具有较高的工程应用价值和理论研究价值。