基于MATLAB的液压伺服能耗优化控制器设计.pdfVIP

２０１４ 年 ８ 月 机床与液压 Ａｕｇ２０１４ 第 ４２ 卷 第 １６ 期 ＭＡＣＨＩＮＥ ＴＯＯＬ ＆ＨＹＤＲＡＵＬＩＣＳ Ｖｏｌ４２ Ｎｏ１６ ＤＯＩ：１０．３９６９ ／ｊｉｓｓｎ１００１ －３８８１２０１４１６０４０ 基于 ＭＡＴＬＡＢ 的液压伺服能耗优化控制器设计 盖永革１ ，黄川２ ，万法伟３ （１中国石油大学机电工程学院，山东青岛 ２６６５８０；２中石化销售华南分公司，广东广州 ５１００００； ３中石油东方地球物理勘探公司，河北涿州 ０７２７５１） 摘要：为了在保证控制精度的前提下降低系统能耗，建立了钻杆排放机械手液压系统的状态空间模型，并调用 ＭＡＴ ＬＡＢ 的 ｌｑｒ（）指令计算出最优二次型性能指标极小的状态反馈矩阵，再将状态反馈矩阵输入到由 Ｓｉｍｕｌｉｎｋ、ＳｉｍＰｏｗｅｒＳｙｓ ｔｅｍｓ 和 Ｓｉｍｈｙｄｒａｕｌｉｃｓ 搭建的系统虚拟模型中进行仿真。通过比较仿真结果对性能指标的加权矩阵进行修正，得到了满意的 控制器参数。仿真表明，优化后的控制器既能满足精度的需求又能明显降低电机的输出功率。 关键词：转速可调泵；状态反馈；能耗优化；Ｓｉｍｕｌｉｎｋ 仿真；钻杆排放机械手 中图分类号：ＴＥ９　　文献标识码：Ａ　　文章编号：１００１ －３８８１ （２０１４）１６ －１２７ －４ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｅｎｅｒｇｙ Ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ Ｏｐｔｉｍａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｆｏｒ Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ Ｓｅｒｖｏ Ｓｙｓｔｅｍ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＭＡＴＬＡＢ ＧＡＩ Ｙｏｎｇｇｅ １ ，ＨＵＡＮＧ Ｃｈｕａｎ２ ，ＷＡＮ Ｆａｗｅｉ３ （１Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ，Ｑｉｎｇｄａｏ Ｓｈａｎｄｏｎｇ ２６６５８０； ２Ｓｏｕｔｈ Ｂｒａｎｃｈ ｏｆ Ｓｉｎｏｐｅｃ Ｓａｌｅｓ，ＳＩＮＯＰＥＣ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ ５１００００，Ｃｈｉｎａ； ３Ｂｕｒｅａｕ ｏｆ Ｇｅｏｐｈｙｓｉｃａｌ Ｐｒｏｓｐｅｃｔｉｎｇ Ｉｎｃ．，ＣＮＰＣ，Ｚｈｕｏｚｈｏｕ Ｈｅｂｅｉ ０７２７５１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｒｅｄｕｃｅ ｅｎｅｒｇｙ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｐｒｅｍｉｓｅ ｏｆ ｅｎｓｕｒｉｎｇ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｐｉｐｅ ｈａｎｄｌｉｎｇ ｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒ’ｓ ｈｙ ｄｒａｕｌｉｃ ｓｅｒｖｏ ｓｙｓｔｅｍ，ｔｈｅ ｓｔａｔｅｓｐａｃｅ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｗａｓ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ａｎｄ ＭＡＴＬＡＢ’ｓ ｌｑｒ（）ｗａｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｃａｌｃｕｌａｔｅ ｔｈｅ ｓｔａｔｅ ｆｅｅｄ ｂａｃｋ ｍａｔｒｉｘ ｏｆ ｔｈｅ ｍｉｎｉｍａｌ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｉｎｄｅｘ ｏｆ ｌｉｎｅａｒ ｏｐｔｉｍａｌ ｑｕａｄｒａｔｉｃ．Ｔｈｅ ｍａｔｒｉｘ ｗａｓ ｓｕｐｐｏｓｅｄ