电液伺服泵控系统位置高性能控制策略研究

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电液伺服泵控系统是一种由伺服电机、定量泵、液压缸、功能阀组等组成的高集成化闭式驱动单元。与电液伺服阀控技术相比,该系统有效地克服了阀控技术抗污染能力差、集成度低等固有技术缺陷,具有集成度、能效和可靠性高等显著优点。但电液伺服泵控系统融合电气、液压和机械于一体,属于高度非线性的机电液耦合系统,其静态精度不高和动态性能受限等问题极大地制约了该技术的应用与发展。因此,本文将针对电液伺服泵控系统位置高性能控制策略展开研究。首先,根据电液伺服泵控系统基本组成与工作原理,建立了伺服电机与液压系统主要元件的数学模型,分析了伺服电机与泵控液压系统之间的作用规律。利用MATLAB/Simulink软件搭建仿真模型,为后续研究奠定基础。其次,针对电液伺服泵控系统非线性参数不确定性问题,提出了一种基于反步法设计的自适应反步控制策略,并通过仿真验证了该方法的有效性。考虑自适应反步控制在解决非匹配不确定性问题方面有很大的优势,而滑模控制具备良好的鲁棒特性,故本文集两者的优点设计了自适应反步滑模控制器。此外,本文分析了泵控系统非线性死区特性,通过构造光滑死区逆函数的方式设计了死区逆补偿器,并利用自适应反步滑模控制器与死区逆补偿器构造系统串联控制器,并借助系统仿真分析平台验证了该策略的高性能控制特点。最后,将本文提出的串联控制算法应用于锂电池极片轧机电液伺服泵控设备,通过锂电池负极极片辊压成型实验验证该算法实现了泵控AGC系统的高性能控制,使系统具备了高精度与高响应速度的特点。实验结果表明,本文提出的串联控制器在锂电池负极极片轧制工艺过程中可以保证负极极片的成型精度,具有很好的动态与静态特性。本文研究将助力锂电池极片辊压成型定辊缝工艺,为电液伺服泵控技术的工程推广奠定理论和技术基础。
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