二次调节扭矩加载系统解耦控制.pdfVIP

第五届全国流体传动与控制学术会议暨 2008 年中国航空学会液压与气动学术会议 二次调节扭矩加载系统解耦控制 易坤 孔祥东 何龙 刘鹃 (燕山大学 河北省重型机械流体动力传输与控制重点实验室 秦皇岛 066004) 摘要：二次调节扭矩加载实验台主要包括转速控制部分和扭矩控制部分两个部分组成。由于其是以压力耦合并联 于恒压网络，并且通过加载对象和压力传感器刚性连接在一起，所以系统具有很强的耦合特性。通过对加载试验 台建立数学模型并仿真，详细分析了二次调节加载系统中复杂的耦合关系。并且通过添加解耦网络，实现了系统 的近似解耦，提高了系统的控制性能。 关键词：二次调节 加载 耦合干扰 解耦 中图分类号：TH 137 0 前言* 1 试验台的工作原理 静液驱动二次调节技术自上世纪 70 年代末由 图 1 为利用二次调节原理设计而成的二次调节 德国国防工业大学 Nikolaus 提出至今已有近 30 年 扭矩加载装置，该系统主要有 4 个部分：1 为油源 的时间了，取得了大量理论和应用研究成果。例如 (包括恒压变量泵、电机、溢流阀等元件) ，它在二 无人驾驶集装箱转运车，液压石油泵驱动设备，钻 次调节系统中也叫一次元件，或者压力补偿泵，主 井平台上的船用吊车，近海起重机区，公共汽车的 要用来补偿恒压网络中的压力损失；2 为蓄能器， 驱动装置，多种加载控制试验台等。区别于普通的 使得二次调节系统具有能量回收功能的关键元件； 流量耦联系统，二次调节技术是执行元件由压力耦 3 是作为转速控制部分的二次元件 （包括 3-1 液压 联组成恒压网络，并可实现能量回收与再利用的静 缸、3-2 轴向柱塞变量泵、3-3 伺服阀、3-4 旋转编 液驱动技术。 码器、3-5 扭矩传感器、3-6 位移传感器）；4 是作为 加载实验装置是二次调节技术的一个重要应用 扭矩控制部分的二次元件，构成与做转速控制的二 领域，它性能优良，更有资料显示，其能量节省能 次元件相同。 到 75% 以上。1997 年哈尔滨工业大学流体传动及控 制实验室搭建了国内第一个单轴的二次调节扭矩加 载实验台。在研究和实验中也逐渐认识到加载实验 转速控制部分 转矩控制部分 台的转速系统与扭矩系统的解耦控制问题是二次调 节加载实验台一项关键技术。特别对于三轴加载， 乃至五轴加载，更是影响其控制性能的关键因素。 如何提高其解耦效果也成为了提高其控制性能的关 键问题。 放 放 大 上位机 大 但限于目前解耦控制理论的发展，其精度、可 板 板 靠性等方面都存在一定的问题，这也是制约二次调 控制器HNC100 控制器HNC100 节技术在国内发展应用的重要因素。本文针对二次 调节扭矩加载实验台的具体情况，通过前馈补偿的 图 1 二次调节扭矩加载系统液压原理图 方法，添加解耦网络实现系统的近似解耦，提高了 加载系统的工作原理如下：在该加载系统中, 系统的控制性能。 二次元件 3 和 4 通过扭矩传感器刚性地连