分布式升降支座电液伺服同步控制研究

李洪文　贺伟　司冀　李扬眉　姜小玉　王凯

摘要：通过AMESim/Simulink联合仿真，建立了系统模型，揭示了系统负载和增益的影响规律，并采用模型参考自适应方法实现了系统的同步控制。实验结果表明，当支座承受载荷分别为Pt、40t和80t时，系统具有较高的同步精度和鲁棒性，支座间的同步精度达到了7‰。本文的研究成果为大负载和不均匀负载的同步顶升系统的设计提供新的思路。

关键词：电液位置伺服系统；同步控制；模型参考自适应；联合仿真

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2017）17-0227-02

电液伺服控制系统，越来越多的應用于多支点同步顶升的场合，并且取得了一定的成果：文献[1]采用迭代学习控制算法；文献[2]提出一种基于降维观测器的鲁棒输出反馈同步控制方案；文献[3]采用自适应神经网络的方法。但是这些成果多是针对系统负载较小的场合，目前在重型不均匀负载场合应用较为成熟的多支点顶升系统多采用PID控制器，同步精度一般为5%左右，难以满足高精度场合的使用要求。因此，如何研制出高精度、高效率的多支点同步顶升系统就成为现在顶升装置研究的重点。

1升降支座电液伺服系统设计

该升降支座电液伺服系统为分布式控制系统，包括一个主控台和三个升降支座，每个支座包括三个液压缸和三个丝杠，每个液压缸采用比例阀控制，保证了系统的运行精度。在进行系统同步研究时分成了支座间同步控制和支座内同步控制两部分，支座内同步控制研究见文献，本文主要对支座间的同步控制技术进行了深入研究。

2升降支座电液伺服系统建模

采用AMESim软件对液压系统进行建模仿真，同时采用Simulink软件对控制部分进行建模。

系统的联合仿真模型如图1所示，模型中各元件的主要配置参数如表1所示。

3支座间同步控制研究

本文采用模型参考自适应控制作为支座间同步控制算法，实现系统精确同步控制。

3.1模型参考自适应控制器设计

本文采用popov超稳定理论进行模型参考自适应控制器的设计，根据popov超稳定理论，自适应系统渐进稳定需要满足两个条件：popov积分不等式和前向通道函数正实。

3.2模型参考自适应仿真分析

在仿真研究时，将支座模型设计成为单缸模型，给模型分别施加0t、15t和30t载荷，通过对比，分析不同工况下的系统输出和位移误差来进行同步精度的仿真研究。

仿真时，取仿真时间为50s，其中上升时间为30s，模型参考自适应控制不同工况下系统仿真结果三个支座间的最大位移误差为1.1mm，系统支座间同步精度达到了3‰。

4支座间同步运行实验研究

系统在实际应用时，对三个支座分别施加0t、40t和80t的负载，在模型参考自适应控制作用下，系统运行过程中三个支座间最大位移误差为2.8mm，在系统行程为400mm的情况下，系统支座间同步精度达到了7‰，完全满足系统同步要求。

5结论

本文从实际工况出发，设计了分布式升降支座电液伺服同步控制系统，该系统自动化程度高，安全可靠性强，运行稳定，大幅度提高了工作效率，系统表现出了很好的鲁棒性和抗干扰性，完全满足了系统的使用要求，验证了系统模型和算法的准确性，保证了系统的同步性能。本文的研究内容和所取得的成果为工业中大负载和时变负载顶升系统的同步研究提供了一个有效的解决途径。