基于广义阻滞力的液压动态调平方法技术

本发明专利技术基于广义阻滞力的液压动态调平方法，属于液压同步控制技术领域；所要解决的技术问题为提供一种为解决同步性和实时性差等问题的液压动态调平方法；采用的技术方案为：采用实时性和同步性更强的面调平方法，对行进中的多点液压支撑平台进行受力分析，引入广义阻滞力，建立力学模型，建立液压动态调平系统的状态方程和观测方程，引入加入广义阻滞力的扩展状态变量，采用强跟踪滤波器对时变模型参数和状态变量同时进行估计，根据下一平面的输入和输出测量值在线修正模型参数，通过基于广义阻滞力的自适应控制器对行进过程的突变状态进行跟踪控制，快速调平；本发明专利技术可应用于液压同步控制系统中，实现对液压系统多执行机构的精确控制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术，特别涉及机动雷达特种车辆和液压悬挂重载运输车的动态调平方法，属于液压同步控制
，多个液压缸采用电液比例阀进行控制，通过基于广义阻滞力建模的方法对移动的液压平台实施自动调平。
技术介绍
液压调平技术广泛地应用在现代国防与民用技术中，例如机动雷达、火炮发射平台、大型钻机、静力压桩机、重型起吊车、重型运输车辆等设备在工作之前必须对其承载平台进行调平，使承载平台快速、稳定、精确地调整到水平位置。这些都属于液压平台的静态调平技术，之前有大量的文献和专利对其进行了相关的研究。而动态调平技术对调节的实时性和快速性提出了更高的要求，例如机动雷达特种车辆行进过程中对空中目标的追踪和拦截时需要保持平台的水平，或者重载运输车通过弯道、坡道时需要保持车架水平和重心稳定。因此液压动态调平技术需要采用实时响应性更强，控制性能更好的控制算法来保证多液压缸的水平一致性即液压平台的水平性。液压调平技术无论静态还是动态调平都属于液压同步控制研究领域，多液压缸的同步运动特性是十分复杂的，不同工况下负载的扰动、执行器的摩擦阻力、系统的泄漏、控制元件间的性能差异、空气的混入量以及系统各组成部分的制造和安装误差等机械、电气和液压等的因素都会影响到液压缸的行程；同时各液压缸同时运动时还存在着平面内的刚性牵连耦合，各液压回路之间存在着流量耦合。从目前的研究来看，液压同步控制研究大都集中两个或多个液压缸的类同性上，油路、元器件、执行机构以及控制参数的相似来保证液压的同步性，基本上忽略了各液压缸的差异性，并且没有考虑同步运动时平面内的刚性牵连耦合，其数学模型和控制模型的描述都存在明显的缺陷。由于基于机理模型的缺点有很多调平算法研究采用基于数据分析，比如模糊控制、神经网络控制等等，这些算法需要大量的数据样本，同时其实时性存在很大问题。综上所述，液压缸的运动特性的差异性、调平过程中负载变化、油温的变化、平面内的刚性牵连耦合等对液压缸行程都有着不同的影响，而且这些影响很难定量的去计算，因此在液压动态调平中怎么样消除这些影响从而达到较高调平精度的问题就很关键了，本专利技术就是要解决这个问题。
技术实现思路
本专利技术克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题为提供一种为解决传统调平技术中存在的同步性和实时性差等问题，在液压动态调平系统中引入广义阻滞力，实现液压支腿的多回路实时自适应控制的液压动态调平方法。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为:，采用广义阻滞力来代替动态调平过程中负载变化、油温变化、各液压缸平面内的刚性牵连耦合等时变且很难精确测的物理量，并且分析这些物理量与广义阻滞力对动态调平系统控制模型输入与输出的影响，建立基于广义阻滞力的液压动态调平系统的状态方程和输入输出方程；采用强跟踪滤波器的自适应控制算法对时变的非线性控制系统的动态参数，即广义阻滞力进行估计，得到液压动态调平系统的精确控制模型，根据系统的输入量，消除估计残差，控制输出量，完成调平。，包括以下步骤:a、引入广义阻滞力，分析广义阻滞力对液压缸行程的影响，建立包含有η个液压缸的广义阻滞力f Θ ^的液压动态调平系统的状态方程和输入输出方程,确定系统的采样周期T和调节时间t，根据系统的采样周期T对其离散化，得到离散化后的以η个液压缸流量即比例阀阀位％、UfUn为输入量，η个液压缸位移ΔΖρ AZf Δ Zn为输出量的系统方程，即液压动态调平系统控制模型；b、液压平台由η个液压支腿支撑，静态时产生倾斜角，将双轴倾角传感器检测到的平台角度值α、β及平台的精度指标a(l、Ptl通过A/D转换传入微控计算机；C、编写基于强跟踪滤波器的自适应控制算法，将此算法打包，编程，植入控制器中，作为一个通用子程序进行调用，用来根据输入输出数据对参数广义阻滞力θρθ^..θη和液压支腿的纵向行程Λ Zp Λ Zn进行估计和预测；d、将初始测试到的α、β值与精度指标α(ι、求差后进行m等分，分m个调节区间对平面进行调节，m为大于等于2的自然数； e、求得第一次调节的目标平面值Ci1, P1，并计算出第一个调节区间，即α，β平面和α。β工平面间η个液压支腿的纵向行程ΛΖη、ΔΖ12...ΔΖ1η ；f、将步骤e中的ΛΖη、AZy Λ Zln值作为设定值，输入控制器中，通过步骤c中的算法输出控制量，通过比例阀的阀位un、U12-Uln调节输出，η个液压支腿同时动作参与平台调节，完成一个周期调节；g、将调节动作结束后实际测量的平面角度值α/ β/记录下来，与步骤e中设定的目标平面值Q1, ^进行比较得到估计残差，利用步骤c中的算法对此残差进行处理，得到η个液压缸广义阻滞力θ” θ^..θη的一组初步估计值；h、重复m-Ι次步骤e、f、g，每次重复时均带入上一次得到的广义阻滞力Θ ^ Θ广.θη的初步估计值，最后得到的即为η个液压缸广义阻滞力θ” θ^..0?的估计值，得到广义阻滞力θ” θ^..θη的估计值后，步骤a中的液压动态调平系统控制模型和步骤c中的算法就确定了；1、液压平台在行进中产生倾斜角，将双轴倾角传感器检测到的平台角度值α，、β /通过A/D转换传入微控计算机，微控计算机通过检测得的角度值判断出最高点；将当前平面与最高点所在水平面之间的纵向位移计算出来；j、将步骤i中的值作为设定值，输入控制器中，通过步骤a中的系统模型和步骤c中的自适应算法程序，计算出输出控制量，即比例阀的阀位Upiviv实时控制多个液压支腿动作，调整平台水平度。完成步骤j后，再重复一次步骤i和j，完成液压平台的动态调平。本专利技术与现有技术相比具有以下有益效果。本专利技术可应用于只有双轴倾角传感器，不需要位移，油压，流量等传感器的行进中的多点支撑液压平台调平，解决液压动态调平中强耦合、变负载、突变等问题，实现实时多点调节，快速响应。改变以往调平系统中需要多传感器测量、单点单向调节、离线计算参数、发生突变时响应性较差等问题。本专利技术的可应用于液压同步控制系统中，实现对液压系统多执行机构的精确控制，是液压同步控制理论的发展和深入，具有更普遍的应用前景。【附图说明】下面结合附图对本专利技术做进一步详细的说明。图1为本专利技术的控制结构图。【具体实施方式】本实施例描述一辆机动雷达测试车在行进中其液压平台的动态调平实现过程。该机动雷达测试车采用4点支撑，平台重50吨。调平过程如下所示:1、对该机动雷达测试车在行进中的液压系统进行受力分析，分析广义阻滞力对液压缸行程的影响，建立基于4个液压支腿的广义阻滞力的液压调平系统的状态方程和输入输出方程，并将其离散化，得到相应的矩阵输入到微控计算机中，即得到液压动态调平系统控制模型。得到状态空间表达式，取状态量X1, X2, X3，分别为:本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于广义阻滞力的液压动态调平方法，其特征在于：采用广义阻滞力来代替动态调平过程中负载变化、油温变化、各液压缸平面内的刚性牵连耦合等时变且很难精确测的物理量，并且分析这些物理量与广义阻滞力对动态调平系统控制模型输入与输出的影响，建立基于广义阻滞力的液压动态调平系统的状态方程和输入输出方程；采用强跟踪滤波器的自适应控制算法对时变的非线性控制系统的动态参数，即广义阻滞力进行估计，得到液压动态调平系统的精确控制模型，根据系统的输入量，消除估计残差，控制输出量，完成调平。

【技术特征摘要】
1.基于广义阻滞力的液压动态调平方法，其特征在于:采用广义阻滞力来代替动态调平过程中负载变化、油温变化、各液压缸平面内的刚性牵连耦合等时变且很难精确测的物理量，并且分析这些物理量与广义阻滞力对动态调平系统控制模型输入与输出的影响，建立基于广义阻滞力的液压动态调平系统的状态方程和输入输出方程；采用强跟踪滤波器的自适应控制算法对时变的非线性控制系统的动态参数，即广义阻滞力进行估计，得到液压动态调平系统的精确控制模型，根据系统的输入量，消除估计残差，控制输出量，完成调平。2.根据权利要求1所述的基于广义阻滞力的液压动态调平方法，其特征在于包括以下步骤: a、引入广义阻滞力，分析广义阻滞力对液压缸行程的影响，建立包含有η个液压缸的广义阻滞力θρ Θ ^ θη的液压动态调平系统的状态方程和输入输出方程，确定系统的采样周期T和调节时间t，根据系统的采样周期T对其离散化，得到离散化后的以η个液压缸流量即比例阀阀位U1'UfUn为输入量，η个液压缸位移ΔΖρ KrLl…Δ ZnS输出量的系统方程，即液压动态调平系统控制模型； b、液压平台由η个液压支腿支撑，静态时产生倾斜角，将双轴倾角传感器检测到的平台角度值α、β及平台的精度指标a。、β ο通过Α/D转换传入微控计算机； C、编写基于强跟踪滤波器的自适应控制算法，将此算法打包，编程，植入控制器中，作为一个通用子程序进行调用，用来根据输入输出数据对参数广义阻滞力θρ θ2...θη和液压支腿的纵向行程Λ Zp Λ Zn进行估计和预测； d、将初始测试到的α、β值与精度指标α(1、求差后进行m等分，分m个调节区间对平面进行调节，m为...

【专利技术属性】
技术研发人员：高强，高天翔，李艳，李如菊，白慧芳，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：山西;14