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雙液壓缸同步運(yùn)動(dòng)電液壓升降系統(tǒng)

摘要：本文針對(duì)雙（液壓缸）液壓升降系統(tǒng)的同步運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，提出了一種非線性控制算法。通過(guò)兩步來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)算法，應(yīng)用線性多輸入-多輸出（MIMO）魯棒控制技術(shù)來(lái)設(shè)計(jì)一個(gè)外環(huán)同步運(yùn)動(dòng)控制器。為每個(gè)升降液壓缸設(shè)計(jì)一個(gè)非線性單輸入-單輸出（SISO）基于擾動(dòng)觀測(cè)和壓力驅(qū)動(dòng)控制器作為內(nèi)環(huán)控制器來(lái)解決電液壓執(zhí)行器的非線性問(wèn)題。試驗(yàn)結(jié)果證明了以上方法有效。
關(guān)鍵詞：電液壓控制 運(yùn)動(dòng)同步 非線性控制 魯棒控制

1緒論
在多個(gè)線性液壓執(zhí)行器同時(shí)驅(qū)動(dòng) 以及在有液壓驅(qū)動(dòng)的重型設(shè)備的領(lǐng)域里，比如起重設(shè)備和軋鋼廠，對(duì)多個(gè)受載液壓執(zhí)行器的同步操作對(duì)其性能有著重要的影響。這個(gè)問(wèn)題是多液壓驅(qū)動(dòng)升降系統(tǒng)中最突出的問(wèn)題。由于負(fù)載的不平衡和多液壓回路以及其組件的內(nèi)在差異，在開(kāi)環(huán)運(yùn)行中，各線性執(zhí)行機(jī)構(gòu)的升起距離可能會(huì)不同。尤其是當(dāng)開(kāi)環(huán)系統(tǒng)不穩(wěn)定時(shí)，這種升起距離將增加，并最終將導(dǎo)致負(fù)載傾覆。
解決多液壓執(zhí)行器同步問(wèn)題的方法有三種。最簡(jiǎn)單的方法是設(shè)計(jì)一個(gè)流量分配回路，使進(jìn)入各液壓缸的流量相同來(lái)保證液壓缸有相同的速度，流量分配器的性能、工作液體的壓縮性以及液壓元件的密封性決定了這種同步方法的性能。另外一個(gè)方法是通過(guò)使幾個(gè)液壓執(zhí)行器連接機(jī)械的連接在一起，但機(jī)械連接同步的缺點(diǎn)是這種方法增加了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性并且限制了設(shè)備的運(yùn)行范圍。而與純粹的液壓和機(jī)械同步的方法相比，電液同步提供了一種更靈活的選擇。利用電液同步控制策略可以有效解決液壓系統(tǒng)不均衡載荷、運(yùn)動(dòng)不確定性以及外部的干擾等問(wèn)題。
1994年，霍根和布諾 研究不均衡載荷下液壓缸同步的問(wèn)題。他們的結(jié)果指出，獨(dú)立的控制每個(gè)液壓缸在實(shí)現(xiàn)不均衡載荷下液壓缸同步是必須的。但是，如何增加每個(gè)液壓缸的控制柔性以改善同步性能，霍根和布諾并沒(méi)有詳細(xì)的說(shuō)明其控制算法。熊等人 提出了一種模型參考自適應(yīng)控制算法加交叉耦合控制器 來(lái)改善液壓系統(tǒng)的同步性能并試圖處理其參數(shù)變化的問(wèn)題。邱 制定的多運(yùn)動(dòng)軸同步的幾何框架以及其建議的三種不同方法，明確的解決了運(yùn)動(dòng)同步問(wèn)題。
在本文中，我們考慮如何使雙液壓缸在聯(lián)合驅(qū)動(dòng)一個(gè)0-9000磅之間的未知負(fù)載時(shí)，雙液壓缸同步的問(wèn)題。用兩個(gè)伺服系統(tǒng)獨(dú)立的控制兩個(gè)液壓缸，液壓回路圖如圖1所示。并采用了兩步非線性運(yùn)動(dòng)同步控制的方法：首先通過(guò)線性多輸入-