【摘要】：基于“汽車行駛?cè)×Πl(fā)電系統(tǒng)”項(xiàng)目，以變量泵和定量馬達(dá)組成的閉式泵控馬達(dá)系統(tǒng)為研究對(duì)象，研究了發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速及負(fù)載扭矩變化時(shí)液壓馬達(dá)的恒轉(zhuǎn)速控制問(wèn)題。針對(duì)變量泵轉(zhuǎn)速時(shí)變和負(fù)載扭矩突變的特點(diǎn)，對(duì)動(dòng)態(tài)面控制、LQ最優(yōu)控制和H∞混合靈敏度控制進(jìn)行了深入研究，仿真結(jié)果表明，所設(shè)計(jì)的控制器可以滿足泵控馬達(dá)系統(tǒng)的技術(shù)要求。研究?jī)?nèi)容如下： （1）根據(jù)系統(tǒng)技術(shù)要求，完成了變量泵、定量馬達(dá)、發(fā)電機(jī)等元件的選型，完成了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。根據(jù)變量泵的特點(diǎn)，分析了變量泵斜盤及柱塞的受力狀態(tài)，得到了變量油缸控制力和控制力矩的非線性模型，并根據(jù)靜態(tài)及動(dòng)態(tài)分析結(jié)果，結(jié)合斜盤擺角線性化，得到了變量泵變量機(jī)構(gòu)的數(shù)學(xué)模型。 （2）結(jié)合所選比例放大器，建立了變量泵斜盤位移閉環(huán)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，分析了系統(tǒng)的頻率響應(yīng)特性，得到了簡(jiǎn)化的變量泵斜盤位移閉環(huán)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，進(jìn)而建立了泵控馬達(dá)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，并分析了泵控馬達(dá)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、能控能觀性、泵輸入轉(zhuǎn)速和負(fù)載擾動(dòng)對(duì)馬達(dá)轉(zhuǎn)速的影響。為了提高馬達(dá)轉(zhuǎn)速的動(dòng)態(tài)性能并避免轉(zhuǎn)速誤差積分引起大的超調(diào)，研究了馬達(dá)轉(zhuǎn)速的積分分離PID控制。 （3）針對(duì)PID控制對(duì)變量泵轉(zhuǎn)速時(shí)變抑制特性較差的問(wèn)題，研究了基于負(fù)載扭矩觀測(cè)器的動(dòng)態(tài)面控制。采用動(dòng)態(tài)面控制的多閉環(huán)原理對(duì)變量泵流量進(jìn)行閉環(huán)控制，設(shè)計(jì)了具有參數(shù)不確定性的動(dòng)態(tài)面控制器及負(fù)載扭矩的降維觀測(cè)器，并通過(guò)穩(wěn)定性分析，得到系統(tǒng)參數(shù)估計(jì)器的自適應(yīng)函數(shù)、控制器及負(fù)載扭矩觀測(cè)器的穩(wěn)定性條件。結(jié)果表明，所設(shè)計(jì)的動(dòng)態(tài)面控制器降低了變量泵輸入轉(zhuǎn)速時(shí)變時(shí)馬達(dá)轉(zhuǎn)速的瞬態(tài)調(diào)整率，縮短了馬達(dá)轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定時(shí)間。 （4）為了進(jìn)一步降低負(fù)載扭矩?cái)_動(dòng)時(shí)馬達(dá)轉(zhuǎn)速的瞬態(tài)調(diào)整率，，研究了基于模型參考自適應(yīng)控制的LQ最優(yōu)控制。針對(duì)變量泵輸入轉(zhuǎn)速時(shí)變引起的數(shù)學(xué)模型時(shí)變問(wèn)題，設(shè)計(jì)了基于模型參考自適應(yīng)控制的變量泵流量控制器，并通過(guò)遞歸最小二乘算法對(duì)流量模型進(jìn)行極點(diǎn)配置，得到了泵控馬達(dá)系統(tǒng)的時(shí)不變數(shù)學(xué)模型。針對(duì)負(fù)載扭矩引起的馬達(dá)轉(zhuǎn)速穩(wěn)態(tài)誤差問(wèn)題，設(shè)計(jì)了基于馬達(dá)及負(fù)載動(dòng)力學(xué)平衡方程的負(fù)載扭矩觀測(cè)器及參數(shù)估計(jì)器，計(jì)算了負(fù)載扭矩的補(bǔ)償系數(shù)。結(jié)果表明，所設(shè)計(jì)的LQ最優(yōu)控制器進(jìn)一步提高了馬達(dá)轉(zhuǎn)速對(duì)變量泵轉(zhuǎn)速時(shí)變和負(fù)載扭矩突變的抗擾動(dòng)性能。 （5）為了提高泵控馬達(dá)系統(tǒng)對(duì)參數(shù)不確定性及測(cè)量噪聲的魯棒性，研究了基于Bang-Bang控制的H∞混合靈敏度控制。為了提高變量泵流量對(duì)H∞控制器輸出的跟蹤性能，設(shè)計(jì)了基于Bang-Bang控制的變量泵流量時(shí)間最優(yōu)化控制器。為了提高馬達(dá)轉(zhuǎn)速在負(fù)載扭矩?cái)_動(dòng)時(shí)的動(dòng)態(tài)特性，設(shè)計(jì)了負(fù)載扭矩的全維狀態(tài)觀測(cè)器，并給出了帶微分環(huán)節(jié)的負(fù)載扭矩補(bǔ)償策略。結(jié)果表明，所設(shè)計(jì)的H∞混合靈敏度控制器具有良好的抗擾動(dòng)性能，對(duì)參數(shù)不確定性及測(cè)量噪聲具有魯棒性。 最后對(duì)各控制算法在變量泵輸入轉(zhuǎn)速時(shí)變和負(fù)載扭矩突變條件下的性能指標(biāo)進(jìn)行了對(duì)比，分析了它們對(duì)參數(shù)不確定性、測(cè)量噪聲的魯棒性，指出了各種算法的優(yōu)缺點(diǎn)。歸納總結(jié)了論文的主要研究成果，并對(duì)今后的工作進(jìn)行了展望。
[Abstract]:Based on the 鈥淰ehicle driving force generating system鈥

本文編號(hào)：2278071