間隙非線性對電液位置伺服系統(tǒng)的影響及其補償方法研究.pdf

1、間隙是一種典型的多值非線性特性，其在伺服控制系統(tǒng)中往往導(dǎo)致系統(tǒng)中的能量積累，從而引起系統(tǒng)不穩(wěn)定或極限環(huán)振蕩。在電液位置伺服控制系統(tǒng)的研制過程中，發(fā)現(xiàn)在液壓缸活塞桿耳環(huán)與負載之間球鉸連接處存在著間隙，該間隙會造成系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)的穩(wěn)態(tài)誤差增大、超調(diào)量增加、振蕩加劇，甚至在間隙值較大時誘發(fā)系統(tǒng)極限環(huán)振蕩等問題，嚴重時使得控制系統(tǒng)工作失效。
　　針對以上問題，在分析了系統(tǒng)主動部分越過間隙過程中從動部分運動特征的基礎(chǔ)上，結(jié)合系統(tǒng)從動部分阻

2、尼較大的特性，建立了系統(tǒng)含有遲滯間隙特性的電液位置伺服控制系統(tǒng)數(shù)學模型。借助Matlab和AMEsim軟件對無間隙及間隙大小分別為0.1mm、0.2mm、0.4mm、0.8mm和1mm的電液位置伺服控制系統(tǒng)進行了仿真，分析了系統(tǒng)在含間隙時的頻響特性，及其在不同間隙大小時的位置響應(yīng)特性、速度響應(yīng)特性和力響應(yīng)特性;并在分析了現(xiàn)有幾種間隙補償和控制方法的基礎(chǔ)上，針對液壓缸活塞上耳環(huán)與負載軸間球鉸連接處的間隙，提出了在負載端增設(shè)補償液壓缸，與位

3、置系統(tǒng)液壓缸形成雙缸聯(lián)動的驅(qū)動結(jié)構(gòu)，在負載往返運動過程中，補償缸對負載施加與位置系統(tǒng)液壓缸方向相反的力，使負載始終與位置系統(tǒng)液壓缸緊壓在間隙的一側(cè)，以達到完全補償系統(tǒng)中間隙的方法。利用AMESim軟件進行的建模和仿真分析表明，此方法從結(jié)構(gòu)上完全補償了系統(tǒng)中的間隙。
　　最后，對一個球鉸軸套與負載軸間最大間隙為1mm的實際電液位置伺服控制系統(tǒng)進行了實驗研究，根據(jù)實際系統(tǒng)中具體的參數(shù)指標，選取了實驗系統(tǒng)中所需要的液壓元件和傳感器等部件