兵工学报 ›› 2024, Vol. 45 ›› Issue (6): 1906-1920.doi: 10.12382/bgxb.2023.0318
朱威霖1, 姚建勇1,*(), 刘家辉1, 黎兰2, 张佳林2
收稿日期:
2023-04-07
上线日期:
2023-07-04
通讯作者:
基金资助:
ZHU Weilin1, YAO Jianyong1,*(), LIU Jiahui1, LI Lan2, ZHANG Jialin2
Received:
2023-04-07
Online:
2023-07-04
摘要:
针对泵控多连杆式起竖系统存在的非线性、模型不确定性和双缸不同步引起的力纷争问题,提出一种双缸起竖系统自抗扰力同步控制设计方法。考虑多连杆起竖机构运动学特性和闭式泵控液压系统的压力流量动态,建立多连杆式起竖系统动力学模型,通过扩张状态观测器估计系统干扰和模型不确定性,以在控制器设计过程中进行补偿,同时融合复合力同步控制方法,增强系统克服负载偏载、外干扰等引起的力纷争。基于Lyapunov理论分析证明了多连杆式双缸起竖系统的渐近跟踪和力同步性能。通过中速和快速恒功率起竖对比试验,验证所提自抗扰力同步控制策略的有效性,获得了良好的起竖跟踪和力同步控制性能。
中图分类号:
朱威霖, 姚建勇, 刘家辉, 黎兰, 张佳林. 泵控多连杆式起竖系统自抗扰力同步控制[J]. 兵工学报, 2024, 45(6): 1906-1920.
ZHU Weilin, YAO Jianyong, LIU Jiahui, LI Lan, ZHANG Jialin. Active Disturbance Rejection Force Synchronization Control for Pump-controlled Multi-link Erection System[J]. Acta Armamentarii, 2024, 45(6): 1906-1920.
参数 | 数值 | 参数 | 数值 |
---|---|---|---|
J/(kg·m2) | 2.6×105 | V0Z/m3 | 1.075×10-4 |
kω/(r·min-1·V-1) | 300 | V0F/m3 | 0.0283 |
Dp/(m3·rev-1) | 1.8×10-4 | Ct/(m3·s-1·Pa-1) | 4.82×10-13 |
A1Z/m2 | 0.0269 | Cp/(m3·s-1·Pa-1) | 2.56×10-11 |
A1F/m2 | 0.0068 | Bf/(N·m·s·rad-1) | 80000 |
A2Z/m2 | 0.0143 | Af/(N·m) | 3500 |
A2F/m2 | 0.0048 | βe/Pa | 7×108 |
表1 多连杆起竖试验参数
Table 1 Parameters of multi-link erection experiment
参数 | 数值 | 参数 | 数值 |
---|---|---|---|
J/(kg·m2) | 2.6×105 | V0Z/m3 | 1.075×10-4 |
kω/(r·min-1·V-1) | 300 | V0F/m3 | 0.0283 |
Dp/(m3·rev-1) | 1.8×10-4 | Ct/(m3·s-1·Pa-1) | 4.82×10-13 |
A1Z/m2 | 0.0269 | Cp/(m3·s-1·Pa-1) | 2.56×10-11 |
A1F/m2 | 0.0068 | Bf/(N·m·s·rad-1) | 80000 |
A2Z/m2 | 0.0143 | Af/(N·m) | 3500 |
A2F/m2 | 0.0048 | βe/Pa | 7×108 |
控制器 | Me/(°) | μ/(°) | σ/(°) |
---|---|---|---|
ADR-FSC | 0.3144 | 0.1140 | 0.0874 |
ADR | 0.4328 | 0.1300 | 0.1073 |
PID-CC | 1.1519 | 0.4255 | 0.2429 |
表2 工况1起竖角度跟踪性能指标
Table 2 Performance indexes of erection angle tracking in Case 1
控制器 | Me/(°) | μ/(°) | σ/(°) |
---|---|---|---|
ADR-FSC | 0.3144 | 0.1140 | 0.0874 |
ADR | 0.4328 | 0.1300 | 0.1073 |
PID-CC | 1.1519 | 0.4255 | 0.2429 |
控制器 | Me/(°) | μ/(°) | σ/(°) |
---|---|---|---|
ADR-FSC | 0.0500 | 0.0107 | 0.0065 |
ADR | 0.1369 | 0.0344 | 0.0211 |
PID-CC | 0.1872 | 0.0559 | 0.0288 |
表3 工况1起竖角度同步性能指标
Table 3 Synchronization indexes of erection angle in Case 1
控制器 | Me/(°) | μ/(°) | σ/(°) |
---|---|---|---|
ADR-FSC | 0.0500 | 0.0107 | 0.0065 |
ADR | 0.1369 | 0.0344 | 0.0211 |
PID-CC | 0.1872 | 0.0559 | 0.0288 |
控制器 | Me/N | μ/N | σ/N |
---|---|---|---|
ADR-FSC | 2944 | 842 | 513 |
ADR | 7623 | 2895 | 1730 |
PID-CC | 9495 | 3050 | 1820 |
表4 工况1起竖力同步性能指标
Table 4 Synchronization indexes of erection force in Case 1
控制器 | Me/N | μ/N | σ/N |
---|---|---|---|
ADR-FSC | 2944 | 842 | 513 |
ADR | 7623 | 2895 | 1730 |
PID-CC | 9495 | 3050 | 1820 |
控制器 | Me/(°) | μ/(°) | σ/(°) |
---|---|---|---|
ADR-FSC | 0.4573 | 0.1532 | 0.1166 |
ADR | 0.5607 | 0.1696 | 0.1454 |
PID-CC | 1.6514 | 0.4334 | 0.4365 |
表5 工况2起竖角度跟踪性能指标
Tab.5 Performance indexes of erection angle tracking in Case 2
控制器 | Me/(°) | μ/(°) | σ/(°) |
---|---|---|---|
ADR-FSC | 0.4573 | 0.1532 | 0.1166 |
ADR | 0.5607 | 0.1696 | 0.1454 |
PID-CC | 1.6514 | 0.4334 | 0.4365 |
控制器 | Me/(°) | μ/(°) | σ/(°) |
---|---|---|---|
ADR-FSC | 0.0687 | 0.0155 | 0.0158 |
ADR | 0.1261 | 0.0415 | 0.0221 |
PID-CC | 0.1385 | 0.0691 | 0.0292 |
表6 工况2起竖角度同步性能指标
Table 6 Synchronization indexes of erection angle in Case 2
控制器 | Me/(°) | μ/(°) | σ/(°) |
---|---|---|---|
ADR-FSC | 0.0687 | 0.0155 | 0.0158 |
ADR | 0.1261 | 0.0415 | 0.0221 |
PID-CC | 0.1385 | 0.0691 | 0.0292 |
控制器 | Me/N | μ/N | σ/N |
---|---|---|---|
ADR-FSC | 4210 | 871 | 560 |
ADR | 6746 | 3712 | 1794 |
PID-CC | 9262 | 3869 | 1954 |
表7 工况2起竖力同步性能指标
Table 7 Synchronization indexes of erection force in Case 2
控制器 | Me/N | μ/N | σ/N |
---|---|---|---|
ADR-FSC | 4210 | 871 | 560 |
ADR | 6746 | 3712 | 1794 |
PID-CC | 9262 | 3869 | 1954 |
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