摘要
电液伺服系统具有刚度大、响应速度快、精度高和功率重量比大等优点，广泛应用于航空航天、国防工业和工程机械等领域。在一些重载设备中，往往需要多个液压缸协同工作以保证设备运行的平稳性和可靠性。由于电液多缸同步系统中存在大量非线性和不确定性，这些因素的存在加大了精确同步控制的难度。因此，研究具有高性能的同步控制策略具有重要实际意义。本文主要研究内容如下： (1)详细分析了阀控缸各物理量之间满足的数学关系，建立了考虑系统主要非线性和不确定性的阀控缸数学模型，该模型能够较准确描述系统的动静态物理特性，为后续单缸和多缸控制器的设计奠定了基础。 (2)单缸的轨迹跟踪精度是同步控制精度的前提和保证，在所建立的阀控缸非线性数学模型基础上，设计了模糊PID控制、确定性鲁棒控制和自适应鲁棒控制三种控制策略。通过MATLAB/Simulink对三种控制策略的跟踪效果和鲁棒性进行数值仿真分析，为多缸同步控制选择最佳的单缸控制策略。 (3)对于双缸位置同步控制系统，提出一种基于交叉耦合思想的自适应鲁棒同步控制策略。首先设计一个同时包含单缸位置跟踪误差和同步误差的耦合误差向量，然后结合Lyapunov稳定性理论和反步法为每一个液压缸设计自适应鲁棒控制器使所设计的耦合误差向量收敛，从而实现单缸位置跟踪误差和双缸同步误差同时收敛。 (4)针对四缸位置同步系统，提出一种基于相邻交叉耦合思想的自适应鲁棒控制策略，在单缸位置跟踪采用自适应鲁棒控制器的基础上，通过PID耦合控制器补偿相邻两缸之间的同步误差，从而实现四缸的精确同步。 (5)利用AMEsim和Simulink联合仿真环境搭建联合仿真模型，通过对比数值仿真结果和联合仿真结果验证所提出的控制策略的有效性。结果表明，所设计的三种单缸位置控制策略中，自适应鲁棒控制效果最佳，对不同期望轨迹的跟踪精度均能保持在0.87%之内；所采用的双缸、四缸位置同步控制策略的同步精度分别可控制在0.26%和0.34%之内。此外，所设计的控制策略对外干扰均具备较强的鲁棒性。
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