【機械類畢業(yè)論文中英文對照文獻翻譯】履帶車輛液壓傳動同步控制策略研究
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履帶車輛液壓傳動同步控制策略研究
楊清軍,張朝,張輝機電工程學院
哈爾濱工業(yè)大學
哈爾濱,中國yqj@hit.edu.cn電子郵件:
呂青俊,楊蕾,熊慶輝科技對車輛傳動實驗室
中國北方車輛研究所,北京,中國
摘要
同步問題是靜液壓傳動履帶車輛在正常工作狀態(tài)下的主要問題和技術(shù)挑戰(zhàn)??紤]了參數(shù)擾動、摩擦阻力系數(shù)、泄漏系數(shù)和泵排量的不對稱性。這些因素被視為干擾輸入,并通過控制算法抑制。利用Matlab/Simulink開發(fā)了系統(tǒng)仿真模型,設(shè)計了履帶車輛液壓傳動同步控制策略。用矩陣理論解耦耦合系統(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參數(shù)不對稱性優(yōu)于均衡同步電路。ADRC進一步提高同步性能,并具有更好的魯棒性隨時間變化的系統(tǒng)。
關(guān)鍵詞 液壓傳動;履帶車輛;同步回路;自抗擾控制器
1. 引言
近年來,隨著科技的發(fā)展,履帶車輛的應(yīng)用越來越廣泛。他們逐步擴展到軍用車輛,工程車輛,農(nóng)業(yè)機械,和許多其他領(lǐng)域。靜液壓傳動作為履帶車輛的典型傳動方式無級變速和轉(zhuǎn)向的各種調(diào)控[ 1 ]。楊蕾[ 3 ]研究轉(zhuǎn)向靜液壓驅(qū)動履帶車輛主要用于直線行駛,值得學習。履帶車輛液壓傳動一般采兩套變量泵驅(qū)動變量馬達。王艷[ 6 ]提高了系統(tǒng)的魯棒性,通過Bang-Bang控制器。K. Dasgupta等人[ 7 ]對靜液壓傳動的進一步研究,建立對履帶車輛應(yīng)用基礎(chǔ)。雖然系統(tǒng)地開發(fā)了液壓同步控制回路[ 11 ],但對履帶車輛液壓傳動的適應(yīng)性仍有待分析。重點研究了兩種驅(qū)動單元的泵、電機參數(shù)不對稱和運行工況對靜液壓驅(qū)動履帶車輛同步的影響。建立線性模型,解耦校正。在不同的電路和自抗擾控制器之間進行仿真比較,以獲得不同的魯棒性和適應(yīng)性。
2. 建模和線性化
2.1變排量泵驅(qū)動變量馬達
一般來說,變排量泵驅(qū)動變排量電機在履帶車輛正常行駛時工作正常。內(nèi)外電機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,QPI是泵的輸出流量,DP是電機全位移;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漏磁系數(shù);PI和PR的壓力高壓腔和低壓腔分別為電機的歸一化位移,DM是電機全位移;Z MI是電機的轉(zhuǎn)速;V0是高壓室總?cè)莘e;Ee是液壓彈性模量;Ti是電機負載;i 1 2,代不同的單位。
2.2履帶車輛
履帶車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)外毛毛蟲的速度;Vc是車速中心;Z是轉(zhuǎn)向角速度。
根據(jù)履帶車輛動力學,該模型可以表示如下:
其中M是履帶車輛的質(zhì)量;J是履帶車輛的慣性矩;f為摩擦阻力系數(shù);M為地面附著系數(shù)K是傳輸效率;我是傳動比;r為驅(qū)動輪的半徑;Pmax是最大轉(zhuǎn)向阻力系數(shù)。A是車輛的迎風面積;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)的不對稱性,兩個電機的速度彼此不同,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 線性化分析與修正
履帶車輛液壓傳動是一種具有雙重輸入雙輸出系統(tǒng)。變量泵驅(qū)動變量馬達的工作過程分為兩個階段:變量泵驅(qū)動低速固定排量馬達和固定排量泵驅(qū)動變量—高速位移馬達。電機和的位移分別設(shè)定為兩個階段的最大值。以變量泵驅(qū)動馬達為例,U1和U2主通道的控制信號,N1和N2作為輸出信號。該系統(tǒng)是線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,卡特彼勒車內(nèi)外有很強的耦合作用。為了準確地控制系統(tǒng),去耦是必不可少的。
圖2伯德圖
引入一個新的控制向量。
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)是時變。超前滯后補償器的設(shè)計如下。
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)定動態(tài)特性接近。同步電路在超前滯后補償器的基礎(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.控制器對系統(tǒng)的內(nèi)部擾動
超前解耦補償器是基于精確模型設(shè)計的,解耦后系統(tǒng)是隨時間變化的。因此,當線性化點的速度發(fā)生變化時,交叉耦合同步電路的抗干擾能力就不能達到理想的效果。履帶車輛液壓傳動。
自抗擾控制器由三部分組成:跟蹤微分器、擴展狀態(tài)觀測器和非線性狀態(tài)誤差反饋控制律[ 14 ]。根據(jù)分離定理,可以分別設(shè)計ADRC的三個部分。A.跟蹤微分器由于履帶車輛是三分之一階系統(tǒng),假設(shè)輸入通過系統(tǒng)應(yīng)用于三分之一階系統(tǒng)。傳遞函數(shù)是ESO提供了不可測量系統(tǒng)的狀態(tài)估計和未知擾動的實時動作。然后,通過補償估計的等效干擾,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。
4.結(jié)論
雙變量的同步性能置換泵驅(qū)動可變位移電機研究過。已經(jīng)對幾種控制策略進行了研究取得了良好的成績。1)該系統(tǒng)具有很強的耦合效應(yīng),因此具有很強的耦合效應(yīng)解耦控制器已被開發(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,因為它觀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。它還執(zhí)行在不同的速度。
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