基于虚轴法的高速液压同步控制策略研究.pdfVIP

32 液压与气动 2008年第11期 基于虚轴法的高速液压同步控制策略研究 李晓明 ’，李鹏翔 ResearchontheVirtualAxisM0tionSvnchr0nizationC0ntrol Meth0logyf0rHigh—speedHydraulicalSystems LIXia0一ming，LIPeng—xiang (1．浙江理工大学 机械电子 程研究所，浙江 杭州 3lool8；2．浙江理工大学建筑工程学院，浙江 杭州 3lo0l8) 摘 要：虚轴法本质上是一种交叉耦合的控制算法，主要解决同步控制中各个运动轴的运动同步性等问题。 该文主要研究了虚轴法模型的建立及其在液压同步控制中的应用。建立了相应的仿真模型，验证了该模型的有 效性，并与其他控制方法控制的效果进行了比较和分析。 关键词：虚轴法；液压同步；同步控制 中图分类号：TP273 文献标识码：B 文章编号：l000_4858f2008)1l—o032—05 l 前言 比研究，第 5节会给出结论。 目前液压技术正朝着高速、重载等方向发展，如 2 相关研究回顾 何提高液压系统的速度和有效负载是一个需要解决 同步运动控制出现于多轴运动出现之后。正是由 的问题，因为大流量大负载会导致控制成本的急剧上 于机器运动趋于复杂 ，运动轴增多，且要求多个运动 升。采用同步控制驱动的方法是一种提高液压有效负 之间的密切配合(例如五轴机床，加工中心等)，才有 载的一种可行方法，因为它能够将液压系统所需的流 必要解决多个运动轴的同步(或协作)问题。目前常在 量以及负载进行合理分配，从而降低整个系统的成 使用的同步控制模型可分为3种，即命令分配式、主 本。从而将大流量的控制问题转换为液压系统的多运 从式和交叉耦合式。 动轴的同步控制问题。 2．1 命令分配式模型 同步控制是液压系统长久以来就存在的一个问 如图1所示，命令分配式的同步控制的核心是命 题，主要解决的思路可以分为两个方向：一是从液压 令分配器，它的作用是将运动分解到各个控制轴，由 回路中流量分配的角度来解决此问题；二是从电液控 各控制轴完成对单轴运动的控制。该模型的优点是效 制的角度，利用计算机配合相应的控制算法实现运动 率高，容易理解和实现简单。但它的同步精度依赖于 的同步。两种解决的思路各有其特点以及应用场合。 合理的分配运动命令以及单轴控制器的性能。由于不 总体而言，前者实现容易，但同步精度低，后者同步精 能检测到各运动轴输出的实际偏差，该模型实际上无 度高但算法复杂，适应性较差，成本较高而且实现周 期较长。 液压同步控制可归类为运动同步控制的研究领 域中，因此 r以借鉴各种运动同步控制的算法及策 略。本文研究的虚轴法(Virt1-rd1shaftMefhod)即是从以 电机驱动运动系统中的同步控制算法中引入的，该方 图1 命令分配式的同步控制模型 法已经被证明在造纸 、纺织等需要同步的运动装置中 收稿 日期：2()()8一()6—30 是有效的。本文将研究该方法在液压同步控制中的应 基金项 目：国家 自然科学基金资助项 日(50605O56) 用，包括其模型的建立，仿真及分析。首先，将在第 2 作者简介：李晓明(1976__)，男 ，山东文登人 ，副教授 ，主要从 节中介绍前人的相关研究工作，然后在第3节中介绍