CN114779630B - 一种电液加速度伺服系统的高频干扰力补偿方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电液加速度伺服系统的高频干扰力补偿方法，包括以下步骤：定义电液伺服系统加速度参考信号为R_a，将R_a作为顺馈模块的输入信号，输出信号记为r_d；将r_d作为参考信号发生器模块的输入信号，输出信号记为r_a；将r_a作为积分器1模块的输入信号，输出信号记为r_v；将r_v作为积分器2模块的输入信号，输出信号记为r_x；计算补偿控制器模块的输出信号u；将补偿控制器模块的输出信号u作为电液加速度伺服系统的驱动信号，驱动电液加速度伺服系统运动。采用本发明可将电液加速度伺服系统的加速度输出信号与加速度参考信号的时域峰值误差控制在30％以内，明显提高了加速度参考信号的跟踪精度。

Description

一种电液加速度伺服系统的高频干扰力补偿方法

技术领域

本发明涉及机械领域的电液加速度伺服系统控制方法，特别是一种电液加速度伺服系统的高频干扰力补偿方法。

背景技术

振动模拟实验的目的在于考核试件在振动激励下的结构可靠性和操纵可靠性，目前被广泛应用于航空、航天、汽车、建筑等工业领域和部门。电液振动台易于实现低频大位移、大推力的振动激励，结构牢固，负载能力大，常用于大型结构或试件的振动模拟实验。电液加速度伺服系统是电液振动台的核心技术。借助电液加速度伺服系统才能在振动台上复现出实测的参考信号，对被试件在典型振动条件下的反应进行测试，并以此为依据指导被试件抗振设计，提高被试件的抗振性能。

试件在工作环境中经受的振动形式大多为随机振动，振动不局限在确定的频率点上。要模拟这种振动形式，就需要通过电液加速度伺服系统复现实测的随机波信号。受电液加速度伺服系统中存在的干扰力和伺服阀零偏等因素的影响，将加速度参考信号直接输入到电液加速度伺服系统中时，系统的输出信号与参考信号相比往往存在较大误差。并且由于传统控制方法忽略了伺服阀动态特性，导致其抑制高频干扰力的能力极大降低，控制精度严重下降。分析表明，在高频工作条件下，采用传统控制方法时，电液加速度伺服系统的加速度输出信号与加速度参考信号的时域峰值误差超过50％，严重影响了加速度参考信号的跟踪精度。

发明内容

为解决现有技术存在的上述问题，本发明要提出一种电液加速度伺服系统的高频干扰力补偿方法，在高频工作条件下能够同时补偿电液伺服系统中存在的干扰力和伺服阀零偏，可以有效提高加速度参考信号的跟踪精度。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种电液加速度伺服系统的高频干扰力补偿方法，包括以下步骤：

A、定义电液伺服系统加速度参考信号为R_a，将R_a作为顺馈模块的输入信号，输出信号记为r_d，计算公式为：

式中，s为拉普拉斯变换中的复变量。

B、将r_d作为参考信号发生器模块的输入信号，输出信号记为r_a，计算公式为：

式中，f₁、f₂均为转折频率，且f₁<f₂。

C、将r_a作为积分器1模块的输入信号，输出信号记为r_v，计算公式为：

D、将r_v作为积分器2模块的输入信号，输出信号记为r_x，计算公式为：

E、采集电液加速度伺服系统中液压缸活塞杆的位移信号x、速度信号v、加速度信号a、液压缸两腔的压差信号P_L和伺服阀阀芯位移x_v，将信号x、v、a、P_L和x_v作为补偿控制器模块的输入信号，计算补偿控制器模块的输出信号u，计算公式为：

式中，m为负载质量，A为液压缸活塞与活塞杆之间的环形有效面积，V_t为液压缸两腔总容积，K_c为伺服阀流量压力系数，C_tc为液压缸总泄漏系数，K_q为伺服阀流量增益，P_s为油源供油压力，β_e为液压油体积弹性模量，u_m为伺服阀额定驱动信号，k₁、k₂、k₃、k₄均为增益，μ₁、μ₂、ε₁、ε₂均为小于1的正数。其中，k₁、k₂、k₃、k₄、μ₁、μ₂、ε₁、ε₂均由工程师现场设置。

F、将补偿控制器模块的输出信号u作为电液加速度伺服系统的驱动信号，驱动电液加速度伺服系统运动。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1.受干扰力、伺服阀零偏以及伺服阀动态特性等因素的影响，在高频工作条件下，采用传统控制方法时，电液加速度伺服系统的加速度输出信号与加速度参考信号的时域峰值误差超过50％。采用本发明提供的方法后，可将电液加速度伺服系统的加速度输出信号与加速度参考信号的时域峰值误差控制在30％以内，明显提高了加速度参考信号的跟踪精度。

2.本发明的所有步骤均可通过软件编程实现。在CPU为Intel PD 2.6G、内存为1G的Advantech工控机IPC-610上测试，算法的运行周期小于1ms，能够满足电液加速度伺服系统的实验要求，所以本发明易于采用计算机数字控制实现。

附图说明

图1是本发明的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行进一步地描述。图1所示是本发明的流程示意图，具体计算步骤与发明内容相同。

本发明不局限于本实施例，任何在本发明披露的技术范围内的等同构思或者改变，均列为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种电液加速度伺服系统的高频干扰力补偿方法，其特征在于：包括以下步骤：

A、定义电液伺服系统加速度参考信号为R_a，将R_a作为顺馈模块的输入信号，输出信号记为r_d，计算公式为：

式中，s为拉普拉斯变换中的复变量；

B、将r_d作为参考信号发生器模块的输入信号，输出信号记为r_a，计算公式为：

式中，f₁、f₂均为转折频率，且f₁<f₂；

C、将r_a作为积分器1模块的输入信号，输出信号记为r_v，计算公式为：

D、将r_v作为积分器2模块的输入信号，输出信号记为r_x，计算公式为：

E、采集电液加速度伺服系统中液压缸活塞杆的位移信号x、速度信号v、加速度信号a、液压缸两腔的压差信号P_L和伺服阀阀芯位移x_v，将信号x、v、a、P_L和x_v作为补偿控制器模块的输入信号，计算补偿控制器模块的输出信号u，计算公式为：

式中，m为负载质量，A为液压缸活塞与活塞杆之间的环形有效面积，V_t为液压缸两腔总容积，K_c为伺服阀流量压力系数，C_tc为液压缸总泄漏系数，K_q为伺服阀流量增益，P_s为油源供油压力，β_e为液压油体积弹性模量，u_m为伺服阀额定驱动信号，k₁、k₂、k₃、k₄均为增益，μ₁、μ₂、ε₁、ε₂均为小于1的正数；其中，k₁、k₂、k₃、k₄、μ₁、μ₂、ε₁、ε₂均由工程师现场设置；

F、将补偿控制器模块的输出信号u作为电液加速度伺服系统的驱动信号，驱动电液加速度伺服系统运动。