Adaptive Nonlinear Optimal Compensation Control for Electro-hydraulic Load Simulator

چکیده

پس از مواجه شدن با مشکل کوپلینگ قوی موقعیت شبیه ساز بار الکتروهیدرولیکی (EHLS)، این مقاله یک استراتژی کنترل بهترین جبرانسازی غیرخطی تطبیقی را بر اساس دو پارامتر برآوردشده غیرخطی ارائه می کند، شامل ضریب بهره جریان سروو والو و فاکتور های کل ضریب فشار جریان. با قراردادن خطای تریس سیستم کنترل گشتاور با صفر به عنوان مورد کنترل، این مقاله استراتژی کنترل بهترین جبرانسازی غیرخطی تطبیقی را طراحی می کند، که خروجی کنترل گشتاور کنترلر حلقه بسته را در نظر می گیرد که به عنوان هدف کنترل به صفر نزدیک می شود، برای بهینه ساتن عملکرد دنبال کردن گشتاور. شبیه ساز بار الکتروهیدرولیکی مورد رایجی از سیستم گشتاور است که به شدت با سیستم موقعیت یابی هیدرولیکی کوپل می شود. این مقاله نخست مدل های ریاضی گشتاور هیدرولیکی و سیستم موقعیت یابی را می سازد و تحلیل می کند، سپس کنترلر بهترین جبران ساز غیرخطی تطبیقی را طراحی می کند، درستی برآورد پارامترها را ثابت می کند، و اطلاعات قیاسی را در سه ساختار کنترلی را با شرایط عملیاتی مرسوم مختلف نشان می دهد، شامل فقط کنترلر نسبت-انتگرال-مشتق (PID) ، کنترلر همزمان کننده سرعت به اضافه کنترلر PID و کنترلر بهترین جبران ساز غیر خطی تطبیقی پیشنهاد شده به اضافه کنترلر PID. نتایج تجربی نشان می دهند که پارامترهای غیرخطی سیستم ها با دقت با استفاده از روش پیشنهادی برآورد شده اند، و دقت تریس سیستم گشتاور بسیار زیاد توسط کنترل بهترین جبران ساز غیرطی تطبیقی ارتقا یافته است، و سازگاری سیستم سروو گشتاور بر خلاف اختلال ناگهانی می تواند به شدت بهبود یابد.

Abstract

Directing to the strong position coupling problem of electro-hydraulic load simulator (EHLS), this article presents an adaptive nonlinear optimal compensation control strategy based on two estimated nonlinear parameters, viz. the flow gain coefficient of servo valve and total factors of flow-pressure coefficient. Taking trace error of torque control system to zero as control object, this article designs the adaptive nonlinear optimal compensation control strategy, which regards torque control output of closed-loop controller converging to zero as the control target, to optimize torque tracking performance. Electro-hydraulic load simulator is a typical case of the torque system which is strongly coupled with a hydraulic positioning system. This article firstly builds and analyzes the mathematical models of hydraulic torque and positioning system, then designs an adaptive nonlinear optimal compensation controller, proves the validity of parameters estimation, and shows the comparison data among three control structures with various typical operating conditions, including proportion-integral-derivative (PID) controller only, the velocity synchronizing controller plus PID controller and the proposed adaptive nonlinear optimal compensation controller plus PID controller. Experimental results show that systems’ nonlinear parameters are estimated exactly using the proposed method, and the trace accuracy of the torque system is greatly enhanced by adaptive nonlinear optimal compensation control, and the torque servo system capability against sudden disturbance can be greatly improved.

مقدمه

شبیه ساز بار الکتروهیدرولیکی (EHLS)، همچنین با نام سیستم بارگزاری شناخته می شود، یک اسمبلی شبیه سازی “سخت افزار در حلقه” که بسیار در توسعه سیستم کنترل هوایی استفاده شده است، که می تواند بار هوایی اجرا شده در سیستم عملگر موقعیت یابی را شبیه سازی ند. به دلیل اتصال مستقیم بین EHLS و سیستم عملگر موقعیت یابی، کارکرد عملگر منجر به اختلال سنگین در EHLS می شود که گشتاور/نیروی فرعی نامیده می شود. بنابراین EHLS یک سیستم نیرو/گشتاوری الکتروهیدرولیکی مرسوم است که به شدت با اختلال حرکت کوپل شده. اینکه چطور حذف گشتاور/نیروی فرعی تبدیل به کانونی در EHLS می شود، و ما چطور تحقیقات مربوطه را به دو نوع تقسیم کردیم.