大惯性回转系统速度位置复合控制特性研究.PDF

２０１８年 １０月 农 业 机 械 学 报 第 ４９卷 第 １０期 ｄｏｉ：１０．６０４１／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００１２９８．２０１８．１０．０４８ 大惯性回转系统速度位置复合控制特性研究 黄伟男　张晓刚　权　龙　葛　磊 （太原理工大学新型传感器与智能控制教育部重点实验室，太原 ０３００２４） 摘要：传统工程机械液压回转系统位置控制一般采用驾驶员在环的控制方式，靠驾驶员的观测实现定位，由于驾驶 员反应较慢，会影响生产效率和作业的一致性，难以满足对回转定位精度要求较高的工程作业。针对这一问题，在 进出口独立控制液压回转系统的基础上，提出采用速度位置复合闭环控制方法，加入速度前馈用于减小跟踪误差， 同时加入压差反馈和速度反馈用于减小压力和速度波动，改善系统运行平稳性。首先建立了液压挖掘机回转系统 多体动力学机电液联合仿真模型，对所提控制策略的有效性进行了验证；并以液压挖掘机为研究对象，构建了进出 口独立控制回转试验测试系统，对所提出的控制方法进行了试验分析。仿真和试验结果表明，对于不同的期望速 度和期望位置，无论回转系统正向还是反向运行，都可以获得较高的定位精度，定位误差在 ０５°～１５°之间，而且 与开环控制相比，系统运行压力和速度波动明显减小，最大波动压力减小了４１６％，运行平稳性提高。 关键词：回转系统；进出口独立控制；速度位置复合控制；速度前馈 中图分类号：ＴＨ１３７７ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００１２９８（２０１８）１００４１００８ ＶｅｌｏｃｉｔｙａｎｄＰｏｓｉｔｉｏｎＣｏｍｂｉｎｅｄＣｏｎｔｒｏｌｏｆＨｙｄｒａｕｌｉｃＳｗｉｎｇＳｙｓｔｅｍ ｗｉｔｈＬａｒｇｅＩｎｅｒｔｉａ ＨＵＡＮＧＷｅｉｎａｎ　ＺＨＡＮＧＸｉａｏｇａｎｇ　ＱＵＡＮＬｏｎｇ　ＧＥＬｅｉ （ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＡｄｖａｎｃｅｄＴｒａｎｓｄｕｃｅｒｓａｎｄＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔＣｏｎｔｒｏｌＳｙｓｔｅｍ，ＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ， ＴａｉｙｕａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｔａｉｙｕａｎ０３００２４，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｈｙｄｒａｕｌｉｃｓｗｉｎｇｓｙｓｔｅｍｗｉｔｈｌａｒｇｅｉｎｅｒｔｉａｉｓｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｗｉｔｈｄｒｉｖｅｒ ｉｎｌｏｏｐ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ，ｔｈｅｄｒｉｖｅｒａｄｊｕｓｔｓｔｈｅｈａｎｄｌｅｔｏｃｏｎｔｒｏｌｔｈｅｍｕｌｔｉｗａｙｖａｌｖｅｗｉｔｈ ｓｉｎｇｌｅｄｅｇｒｅｅｏｆｆｒｅｅｄｏｍ．Ｂｅｃａｕｓｅｔｈｅｈｕｍａｎｒｅａｃｔｉｏｎｉｓｓｌｏｗ，ｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｎｄｒｅｐｅｔｉｔｉｖｅ ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇｐｒｅｃｉｓｉｏｎｉｓｌｏｗ，ａｎｄｉｔｉｓｄｉｆｆｉｃｕｌｔｔｏｍｅｅｔｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｏｐｅｒａｔｉｏｎｓｗｉｔｈｈｉｇｈ ｒｏｔａｒｙｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇａｃｃｕｒａｃｙ．Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ，ｔｈｅｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｉｓｈｉｇｈ．Ｔｏｓｏｌｖｅｔｈｅａｂｏｖｅｍｅｎｔｉｏｎｅｄ ｐｒｏｂｌｅｍｓ，ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｓｅｐａｒａｔｅｍｅｔｅｒｉｎａｎｄｍｅｔｅｒｏｕｔｈｙｄｒａｕｌｉｃｓｗｉｎｇｓｙｓｔｅｍ，ａｖｅｌｏｃｉｔｙａｎｄｐｏｓｉｔｉｏｎ ｃｏｍｂｉｎｅｄｃｏｎｔｒｏｌｍｅｔｈｏｄｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｉｎｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄ，ａｐｒｅｃｉｓｅｌｙｄｅｓｉｒｅｄｐｏｓｉｔｉｏｎｗａｓｇｉｖｅｎａｓｔｈｅ ｉｎｐｕｔｓｉｇｎａｌｆｏｒｔｈｅｐｏｓｉｔｉｏｎｃｌｏｓｅｄｌｏｏｐｃｏｎｔｒｏｌ，ａｎｄｔｈｅｄｅｓｉｒｅｄｖｅｌｏｃｉｔｙａｎｄｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｗｅｒｅＳｃｕｒｖｅｓ． Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅｖｅｌｏｃｉｔｙｆｅｅｄｆｏｒｗａｒｄｃｏｎｔｒｏｌａｎｄｐ