持续负值载荷作用下电液动力机构的进/回油独立调节与协调控制

To focus on the problems,such as bad natural stability,bad dynamic permances for small adjusting signal, serious coupling influence and coordinating with diffculty, existed in the traditional valve-controlled and pump-cotrolled electrohydraulic control system under sustained negative load,this proposal puts forward a kind of inlet/outlet independent adjusting based approach for coordinated motion control.Taking the operations of descending and continuously descending long slope of the vehicle hydraulic system and the negative load loading in the eclectro-hydraulic loading system to be used in the product performance test as the application background,this study will analyze the problems in the traditional hydraulic adjusting menthod to control this type of the plant, establish the adjusting mechanism and design theory of hydraulic power mechanism of the new control approach, thoroughly study the scientific problems such as motion-force control framwork, inlet/outlet coordinated control strategy, and unkown disturbance estimating method and design for strong robust control strategy in the power mechanism, operation state identification to describe long time operating of hydraulic control system,and propose the augment sliding mode control method and two-chamber coordinated control method with the functions of parameter self-adjusting and unknown disturbance estimation by sythesizing sliding mode control, disturbance obser, fuzzy adptive control, and backstepping control with dynamic surface. To carry out simulation and experiment based on the typical application plants and eventully forms the new system of analysis and synthesis for electro-hydraulic control system under sustained negative load.

针对传统阀控和泵控电液控制系统在持续负值载荷作用下存在的固有稳定性差、小控制信号时动态特性差和平衡阀缓速与电液控制元件速度调节之间耦合影响严重难以协调等问题，提出一种基于进/回油独立调节的协调运动控制方案。以运动体机械的电液卷扬系统和电液行走系统的下降和持续下长坡工况以及产品性能试验用电液力控制系统的负值载荷加载工况为应用背景，分析传统液压控制方法控制这类对象存在的问题，建立新控制方案所涉及的调节机制和液压动力机构设计理论，深入研究运动-力递阶控制架构、进/回油协调控制策略、动力机构未知干扰估计、系统长时间持续运行动态特征识别与强鲁棒控制策略设计等科学问题，提出综合滑模控制、干扰观测器、模糊自适应控制和自适应动态面等控制策略的具有参数自调整和未知干扰估计的增广滑模控制方法和双腔协调控制方法。依托典型对象进行仿真和实验研究，并最终形成持续负值载荷作用下电液控制系统分析综合与控制的新体系。

针对传统阀控和泵控电液控制系统在持续负值载荷作用下存在的小控制信号调速稳定性差、能耗高和平衡阀缓速与电液控制系统速度调节之间耦合影响严重难以协调等问题，提出了一种基于进/回油独立调节的协调运动控制方案，研究了持续负值载荷工况下的双阀进回油独立调节的电液动力机构协调控制、电液力控制系统协调控制及多余力复合抑制策略、泵阀进回油独立调节协调控制和重型搬运车辆在长距离下大坡时缓速制动需求及能量回收利用等问题。主要进展和研究结果如下：.（1）提出了阀控电液动力机构的进回油独立调节原理和基于运动-力递阶控制结构协调运动控制方案，实现了速度控制和缓速的协调，研究了综合节能控制策略。通过对被控对象目标加速度进行规划，设计了调速与缓速解耦的阀控系统的进回油独立调节及协调控制律，研究了PID、模糊PID和LQR及终端滑模控制策略。.（2）提出了电液力控制系统协调控制及多余力复合抑制策略，采用双环级联控制策略设计补偿系统，采用H混合灵敏度优化方法设计了优化的低通滤波器Q。.（3）针对持续负值载荷下泵阀进回油独立调节的电液动力机构，提出可调回油背压和缓速泵压力控制两种缓速控制原理及基于运动-力递阶控制结构协调运动控制方案，使泵控电液控制系统速度控制和速度稳定性控制实现良好的协调，同时使系统达到节能的目标，搭建了实验系统。.（4）针对制动器长时间制动时制动性能严重热衰退问题，建立了热和结构双向耦合热力学弹塑性数学模型，进行了长时间持续制动和多次重复制动两种工况下热和结构耦合的数值计算，揭示了湿式多盘制动器在热和机械载荷共同作用下温度、应力和变形随空间、时间的动态演化规律。.主要研究成果由项目主持人在“ICCPE2015”国际会议作大会特邀学术报告，发表SCI一区论文2篇，获得国家发明专利授权1项，受理2项，并在隧道管片车和高速铁路铺轨机的电液行走系统中获得了成功应用。