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角位移直接反馈的液压同步提升系统控制 |
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作者： |
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摘要：本文研究了一种新的控制策略——角位移直接反馈控制，该方法对于具有高重心的大型结构件的液压同步提升控制系统能显著增加系统的稳定性，是一种有效的控制策略。
关键词：计算机仿真；计算机控制；液压提升；高重心构件
1引言
在大型构件液压同步提升过程中，采用什么样的控制策略对提高控制系统的稳定性是很重要的。在一般的低重心结构件提升过程中，采用结构件各吊点相对于主令吊点（通常为三个或四个吊点，其中一个设定为主令吊点）的高差反馈控制是一种有效的方法。各吊点的高差信号由自整角机检测后经相敏解调、滤波及量化处理后输入到计算机，计算机经判断并按一定的控制算法计算后，输出相应的控制量。该控制量即用来控制电液比例流量阀流量的大小，从而控制液压提升缸的速度，达到位置同步的要求。但是，对于具有高重心的结构件的同步提升，由于控制系统是一个临界稳定的系统，采用一般的高差反馈控制，鲁棒性不强。本文用MATLAB计算机仿真控制语言对高重心系统进行仿真，结果表明采用高重心处的角位移直接反馈，能显著增加控制系统的稳定性。
2控制系统
在一般的高差反馈控制方式中，只考虑了从吊点对主令吊点的油缸位移跟踪，高重心结构件重心处的角位移信号只是间接地通过各个液压缸的位移信号反馈进入计算机调节器调节。如果对这样的控制策略作一定的修正，使高重心结构件重心处的角位移信号直接反馈到计算机调节器，以三峡工程高架门机自升过程的控制为例则修正后的控制系统框图如图1所示（图中x2为从液压缸（从吊点）的位移，x1为主液压缸（主吊点）的位移）。
图1角位移直接反馈控制框图
3仿真结果
从图1可看出，液压缸2除缸位移跟踪主令液压缸1的位移外，高重心处的角位移信号xth直接反馈也送计算机作调节，Kp1为反馈系数。根据这样的控制方案，使用MATLAB计算机仿真控制语言进行仿真，则得到的仿真结果如图2所示。
再以干扰载荷（风载荷）M(t)为输入［2］，角位移xth为输出，利用MATLAB语言的函数linmod2()、minreal()及ss2zp（）求出控制系统的极点为一对共轭极点：
-0.05482552435±1.583113461142i
与只采用高差反馈控制求出的极点：
-0.00709238626±1.48514230224i
相比其实部增加了近十倍，所以系统稳定性大大增加。再从图2也可以看出，采用了角位移直接反馈控制方案的系统，其抗风载荷干扰的能力大大高于只采用高差反馈控制的系统，且液压缸的压力波动也明显减小，这说明系统的稳定性大大增强了。
图2各种算法振荡位移曲线
4结论
采用角位移直接反馈控制，对于提高高重心结构件液压同步提升控制系统的稳定是一种有效的控制策略。本文的研究结果对于今后在实际的液压同步提升工程中控制算法和控制策略的确定具有指导意义。
陈健（广东工业大学机电二系，广州510643）
参考文献
［1］薛定宇．控制系统计算机辅助设计-MATLAB语言及应用．北京: 清华大学出版社,1996
［2］陈健,徐鸣谦．高重心结构件的侧向振荡分析．起重运输机械,1998(9)(end)
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(1/8/2007) |
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