自适应模糊面开关阀控液压自动调平方法技术

自适应模糊面开关阀控液压自动调平方法，包括采用神经网络对开关阀控液压系统的各液压支腿单向液压缸运动特性进行训练，确定其在液压控制系统中行程Ｚ、流量Ｑ、负载Ｆ、通断时间ｔ的函数关系，建立对应的模型；按照“以面调面”的面调平方法，各液压支腿同时运动，实现多向调节；通过自适应模糊面控制器对调平角度、行程和时间进行实时修正，得出角度修正量与行程修正量、时间修正量之间的关系，解决调平中的强耦合和虚腿问题，实现多点调节，直至达到水平精度要求。本发明专利技术改变了以往只能单点、单向调节的局面，实现了多点调节，采用ＭＩＭＯ随动模糊控制方法与面调平方法相结合，实现了真正的解耦，彻底解决了虚腿问题，实现了重载大跨距发射或支撑平台的开关阀控液压系统的多点解耦自动调平。

Automatic hydraulic leveling method of self adaptive fuzzy plane on-off valve

Adaptive fuzzy control valve hydraulic automatic leveling method, including the use of neural network to the valve controlled hydraulic system of the hydraulic leg one-way hydraulic cylinder motion characteristics for training, determine the bank in the hydraulic control system of Z, Q, F, traffic load on-off time t function, establish the corresponding model in accordance with the \; surface adjustable square method to tune\, the hydraulic legs move at the same time, through the implementation of multidirectional adjustment; adaptive fuzzy controller leveling angle, distance and time were adjusted, the relationship between the angle correction and correction, correction of time travel, to solve the problem of strong coupling and weak leg leveling in the realization of multi point adjustment, until reaching the level of accuracy. The present invention has changed the previous situation only single point, one-way regulation, achieve a more regulated by MIMO with fuzzy control method with adjustable surface square method combined to achieve a real decoupling, completely solve the problem of multi point virtual leg, which realizes the decoupling of the long span and heavy load transmission or platform controlled hydraulic valve the automatic leveling system.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种平台的调平方法，特别涉及一种重载大跨距发射或支撑平 台的调平方法。本专利技术采用开关阀控液压系统，通过多点解耦方法对平台实施 自动调平。
技术介绍
在现代国防与民用技术中，常常需要把一个装载某些设备的承载平台精确 地调整到水平位置，以提高系统的工作性能，达到某一指标要求。比如地面雷 达、火炮发射平台、大型钻机、静力压桩机等设备在工作之前必须进行承载平 台的调平，而且要求时间短、速度快、精度高、稳定性好。因此，调平系统工 作性能的好坏，直接决定了整个系统的性能，调平部分也成为整个系统的重要 部分。自动调平技术在巿政工程、航空、军事等方面都得到了广泛的应用，已经 成为当前国内外普遍关注的焦点。目前的平台调平系统按照执行机构来分，主 要有液压调平系统和机电式调平系统两种结构，按支撑方式分为三点、多点(四 点、六点)支撑。调平理论主要依据"三点或两条相交直线确定一个平面"，调 平方式主要有点调平、线调平和转轴调平，在此基础上形成了 "升"调平、"逐 点"调平、"角度误差"调平等多种方法。由于液压系统保持性好、工作平稳、反应快、控制方便而且可以获得很大 的推动力，现在大多重载大跨距发射(支撑)平台都釆用液压调平系统。液压 调平系统又主要分为开关阀控缸液压调平系统和电液比例阀(伺服阀)控缸液 压调平系统两种。由于液压油的清洁程度和工作过程中液压油的油温变化对比 例伺服系统的控制效果影响相当大，且这种影响是不可预知的，另外考虑到现 场环境和成本等因素，现在大多的调平系统都釆用开关阀控缸液压系统。而由 于开关闽控缸的可控性较差，目前大多的研究又集中在液压比例(伺服)控制系统，这样就造成了实际需求与理论研究的背离。如何将先进的控制算法与开 关阀控缸液压系统相结合达到较高的控制要求，就显得至关重要。根据三点即可以确定一个平面的数学公理，三个支撑腿就可将支撑平台调 平，但是三点调平的稳定性和抗倾覆能力较差，调平精度也不能保证。而对于 多点(四点、六点)支撑平台，结构出现超静定问题即虛腿问题，四点调平出 现一次超静定问题，六点调平出现多次超静定问题，因此大多数调平系统都釆 用四点调平。调平方式主要有点调平，线调平和转轴调平，主要采用由下至上 (点——线——面)的调节方式，这样，多个调平支腿高度与水平传感器的两 个水平角度输出就构成了多输入二输出系统，每一调平支腿的高度变动，都影 响着平台的水平度，因此多点自动调平系统是一个强耦合的系统。现有的调平 理论决定了调平方法只能釆用单点、单向调节，而要实现多点调节必须依赖于 复杂的控制方法。目前液压调平领域使用的自动调平方式主要是通过较多的传感器和一套半 理论半经验的工程解耦调平方法来完成的，这些调平方法一直局限于"以点调 面"(三点确定一平面)的方法上，只是完全模拟人工手动调节过程，从而使得 这些调平方式不仅调平精度不高，且极易出现调平震荡，调平时间往往也不能 满足要求。因此，在调平过程中如何解决耦合与虛腿问题就成为关键，如何将 先进的控制算法与开关阀控缸液压系统相结合，得出一种能够很好地解决耦合 和虛腿问题并达到较高调平精度的技术就显得至关重要。
技术实现思路
本专利技术的目的是采用一种新的调平方法，解决传统自动调平技术中存在的 虛腿、耦合等问题，实现重载大跨距发射或支撑平台的开关阀控液压系统的多 点解耦自动调平，以提高调平精度、缩短调平时间。本专利技术的包括釆用神经网络对开 关闽控液压系统的各液压支腿单向液压缸运动特性进行训练，确定单向液压缸在液压控制系统中行程Z、流量Q、负载F、通断时间t的函数关系，建立对应的模型；按照"以面调面"的面调平方法，各液压支腿同时运动，实现多向调 节；通过自适应模糊面控制器对调平角度、行程和时间进行实时修正，得出角 度修正量与行程修正量、时间修正量之间的关系，解决调平中的强耦合和虛腿 问题，实现多点调节，直至达到水平精度要求。本专利技术的具体包括以下步骤 1、釆用神经网络对平台n个液压支腿的运动特性分别进行训练，确定各液 压支腿在液压控制系统中行程Z、流量Q、负载F、通断时间t的函数关系，建 立各液压支腿单向液压缸的运动特性模型，将运动特性模型及特征参数存入微 控计算机，得到行程与时间的确定的对应关系式2、 将水平角度传感器检测到的平台角度值"、/ 及平台的精度指标"。、凡传 入微控计算机；3、 微控计算机通过检测的《、 P值判断出平台的最高点，将初始测试到的 "、-值与精度指标《。、 A求差后进行m等分，得到基于最高点的m个离散调平 平面①(a，外0)(a,，A)，…,a)(c^,yeL,),对应的角度值为a, =(m-i)(a-a。)/m,^ =(w-i)O0-〃。)/m(i = l,2"'，m-1),分m个调节区间对平面进行调节；4、 将",、^平面作为第一次给定值，以后一平面与前一平面的n个液压支 腿的纵向行程AZ (AZ,…AZ》为控制量，将n个液压支腿的纵向行程AZ (AZ广.AZ》 通过步骤1转化为开关闽的通断时间At (At,…A、)，输出控制量，n个液压支腿 同时动作，参与平台调节；5、 动作结東后实际得到的^、"平面与目标",、A平面有偏差，偏差通过 自适应模糊面控制器进行消除，将多输入-多输出(MIMO)的模糊控制器分解成若 干个多输入-单输出(MISO)的模糊控制器，通过模糊规则自动修正支腿动作，消 除偏差，解决耦合问题；6、 将下一个平面作为给定值，以后一平面与前一平面的n个液压支腿的纵 向行程AZ (AZ,…AZ;)为控制量，将n个液压支腿的纵向行程AZ (AZ,…AZ。通过 步骤5的修正关系转化为开关阀的通断时间At (At,...Atn)， n个液压支腿同时动作，对平台进行调节；7、 重复步骤5-6，通过对n个液压支腿纵向行程AZ (AZ,…AZn)的m次修正和对平台的m次调整，直至达到水平精度要求，自动调平过程结束。本专利技术的自适应模糊面开关闽控液压自动调平方法是釆用L-M 二阶算法的 BP神经网络对开关阀控液压系统的液压支腿单向液压缸运动特性进行训练，确 定单向液压缸在液压控制系统中行程Z、流量Q、负载F、通断时间t的函数关 系，以建立对应的模型。本专利技术采用MIMO的随动模糊控制方法与面调平方法相结合，形成"自适应 模糊面"算法，将多输入-多输出(MIMO)的模糊控制器分解成若干个多输入-单 输出(MIS0)的模糊控制器，根据角度与支腿的敏感度和手动调节的经验制定模 糊规则，对调平角度、行程和时间进行实时修正，得出角度修正量与行程修正 量、时间修正量之间的关系，来解决调平中的强耦合和虛腿问题。具体方法为 以两个角度值的偏差&、 ^和偏差变化￡(:"、 ￡<^作为输入，支腿的行程调节量 作为输出，确定各变量的模糊语言变量取值及相应的隶属函数，进行模糊化。将^和^的模糊子集分为5个模糊量级(语言值)，选择为负大(NB)，负小 (NS),零(O),正小(PS),正大(PM),论域为;支腿的调节 量均分为负大(NL)，负中(NM),负小(NS),零(O)，正小(PS)，正中(PM),正大 (PL)7个模糊量级，论域为。为了运算简单高效，并将内积控制在一个较好的范围，输入和输出变量 的语言值模糊本文档来自技高网...

【技术保护点】
自适应模糊面开关阀控液压自动调平方法，是采用神经网络对开关阀控液压系统各液压支腿单向液压缸运动特性进行训练，确定其在液压控制系统中行程Ｚ、流量Ｑ、负载Ｆ、通断时间ｔ的函数关系，建立对应的模型；各液压支腿同时运动，实现多向调节；通过自适应模糊面控制器对调平角度、行程和时间进行实时修正，得出角度修正量与行程修正量、时间修正量之间的关系；重复进行调节，直至达到水平精度要求。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：潘宏侠，高强，何臻，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：14[]