用于机械液压系统的控制方法和控制器技术方案

用于机械液压系统的控制方法和控制器，所述机械液压系统具有自由度给每个液压促动器，作为受控环节，且具有用于测量液压缸（３）的压力ｐ↓［ｈ］的测量传感器（６）和用于测量液压缸（３）的活塞的位置ｘ↓［ｈ］的测量传感器（８），其中控制单元被提供有输入量：液压压力ｐ↓［ｈ］和液压促动器位置ｘ↓［ｈ］，在控制单元内实施了用于确定液压系统的额定压力和液压促动器（３）的速度ｖ↓［ｈ］的观测器，且在控制器的控制法则中在控制中考虑额定压力且液压促动器（３）的速度ｖ↓［ｈ］作为阻尼可联接到控制。

Control method and controller for mechanical hydraulic system

Control method and controller for mechanical hydraulic system, the hydraulic system has a degree of freedom for each hydraulic actuator, as the controlled links, and is used to measure the hydraulic cylinder pressure sensor (3): P H's (6) and (3) for measuring hydraulic cylinder piston measuring sensor position X: H's (8), the control unit is provided with a hydraulic pressure input: P: H and hydraulic actuator position: x h, the control unit is implemented to determine the rated pressure of hydraulic system and hydraulic actuator (3) speed down v h of the observer, and the control law of the controller in the control considering the rated pressure and the hydraulic actuator (3) speed V down h as damping can be connected to the control.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于机械液压系统的控制方法，所述机械液压系统具有自由度给每个液压促动器，作为受控环节，以及用于实施该方法的设备。
技术介绍
带有(机械)自由度的机械液压系统，即其中例如带有自由度的机械部分(载荷系统)通过液压缸(促动器)操纵的系统，在实践中具有最多种构造，例如作为绞车的笼形镇压器，作为轧机组的两个机架之间的环状升降机或作为轧机组的机架的液压调整件，但也用在一般的应用中，例如定位台、振动台等。这些系统的一般性在于它们由于液压缸内的油柱或载荷系统内的其他弹性元件而原则上是会振荡的。作为一般有效性的代表而非限制的例子在此是如下的应用，例如液压线性缸移动可旋转地支承的质量，例如笼形镇压器，环状升降机等。在这样的系统中，由于起到弹簧作用的液压油柱而具有显著的振荡行为。这表现为在频率响应的特定位置处整个系统的不希望的振荡倾向。其中出现的谐振频率基本上由机械系统的等效质量、几何关系以及所出现的例如油柱的可压缩性和/或轧机机架的弹性等的弹性的等效弹簧刚度来决定。对于这样的带有显著的谐振频率的系统，典型的是它们在外部调节作用下趋向于(有阻尼的)振荡。在例如在其目的是移动到新的工作点或调节外部引起的干扰的控制过程中，该振荡在控制过程中导致极不希望的物理变量瞬态变化。在以上所述的例子中，环形升降机影响了传送带张力波动，而带钢张力波动又导致传送带的不希望的收缩。在笼形镇压器的情况中，该笼形镇压器的压力波动可能在传送带上导致由于压入引起的表面损坏。 在实际实践中，因此控制器经常设置得很缓慢，以将这些不希望的振荡激励保持得尽可能低。从标准文献中已知的可能性是使用所谓的“陷波滤波器”，即窄带带阻滤波器，其目的是通过有目的地“遮挡”在待控制的系统的谐振频率周围的频率范围而避免在控制量中由于控制器引起的振荡激励。此方法的严重缺点，特别是在所提及的应用中，是这样的事实，即，即使控制器自身避免了振荡激励但机械系统的特征保持不变，且由外部介入的不可检测的干扰依旧导致系统振荡。谐振频率也依赖于所选择的工作点。 但具有严重影响的是在这样的系统中，如所提及的，通常具有非线性行为。已知的例如使用“陷波滤波器”的方法是线性控制技术的方法，且在非线性系统中仅在工作点附近有效，在该工作点附近将非线性环节通过线性系统近似。但直接显见的是，例如在液压线性驱动器中，随着液压驱动器的活塞位置的变化和因此导致的油柱的变化，谐振频率也改变。在以上所述的方法中存在选择很宽的陷波滤波器的可能性，这又明显地限制了整个系统的动态特性。
技术实现思路
本专利技术的任务是开发控制方法以及控制器，它们使带有自由度给每个液压促动器的机械系统，即一般的非线性整体系统，在整个工作范围内稳定，且同时改进机械—液压系统的振荡行为，且特别是通过引入主动阻尼来降低机械系统的振荡倾向。 此任务对于控制方法而言通过根据权利要求1的特征解决，而对于控制器而言通过根据权利要求10的特征解决。在控制方法中，在控制(例如位置控制)中考虑液压系统的额定压力 优选地作为 项考虑，和/或在控制中将液压促动器的速度vh，例如液压缸的活塞速度考虑为阻尼，例如与一般函数C3例如通过阻尼系数kd组合(即联接到控制(带有可参数化的附加阻尼的作用))，其中额定压力 和/或液压促动器速度vh通过观测器确定。 根据本专利技术的控制器具有用于测量液压系统的压力ph，例如液压缸的压力，的测量传感器，和用于测量液压促动器的位置xh，例如液压缸活塞的位置，的测量传感器，且其特征在于，将液压压力ph和液压促动器位置xh提供给控制单元作为输入变量，其中在控制单元内实施了用于确定额定压力 和/或液压促动器速度vh的观测器，且在控制器的控制法则中在控制中考虑额定压力 优选地作为 的项考虑，和/或将液压促动器的速度vh考虑为阻尼，即与一般传递函数C3组合(例如在最简单的情况中是比例项kd)(大约可联接到控制)。另外可设计为将所测量到的液压促动器的、相对于包围液压介质的容器(例如液压缸外壳)的加速度(在控制中与一般传递函数C4组合)联接到控制，所述液压介质施加力到液压促动器上。 因此不需要直接测量 或vh，但如果存在这样的测量当然可以使用之。 在本专利技术中，可以仅将液压系统内的额定压力 或仅将液压促动器的速度vh引入到控制中，或可以将两个量都引入到控制中。 此控制方法以及控制器不依赖于控制量，例如位置或压力(或者说调节力)，的选择地稳定带有自由度的整个机械液压系统。另外，此控制方法以及控制器通过以合适的方式从会振荡的系统中抽走能量，而能有效地为该系统施加阻尼。因此，此控制方法以及控制器主动地降低了被控制系统的振荡倾向，或者说理想地进一步抑制了系统的振荡。控制方法提供了以不同的表现在系统内引入主动阻尼的可能性，因此也可以灵活地设定系统的有效阻尼。 此外控制方法突出的是特别鲁棒性。即使在物理情况变化时，例如液压油柱可压缩性的变化，以及在液压促动器内出现一定的泄漏时，控制器也可以可靠地在整个单独地由机械构造限制的范围内稳定整个系统(载荷系统+液压器件)。因此，有效地降低或避免了不希望的控制量变化，例如在轧钢厂中的传送带张力或传送带上的力的变化，而这些变化将表现在质量损失中。 进一步地，通过引入的主动阻尼而优化的控制回路可以明显更快地被调节，这又能导致质量改进和生产提高，因为一方面可以更快速地且因此更有效地调整干扰，另一方面更快速地达到额定值。 进一步特别地有利的构造由本专利技术的独立权利要求和此描述获得。 附图说明 本专利技术将在下文中首先对带有自由度给每个液压促动器的一般机械液压系统进行描述，且然后借助于示意性的、非限制性的且示例性的附图1至附图5，根据两个特定的、非限制性的且示例性的应用进行描述。各图为 图1概略地示出了笼形镇压器的示意性图示， 图2示出了将笼形镇压器抽象化为弹簧质量系统， 图3示出了笼形镇压器的几何关系的示意性图示， 图4示出了观测器的示意性图示，和 图5示出了控制方案的示意性图示。 具体实施例方式 一般表述 一般地，带有自由度的机械液压系统从建模的观点上可以被看成是由有时为非线性的载荷系统(例如笼形镇压器、机械臂、弹簧质量阻尼系统等，但例如也仅是促动器的缸质量自身)，和通过一个或多个液压阀供给的、大部分为非线性的促动器系统(压力或多个压力的建立)组成的。现在为了赋予整个系统希望的行为，促动器内的流体量以合适的方式预先给定且通过一个或多个液压阀供给。为此，以合适的方式考虑液压流体的弹性行为。如果载荷系统的物理情况且因此 不足够精确地已知，例如未知的外部广义力产生影响，则当前不能直接预先给定流体量。由于此原因，为载荷系统的希望状态所要求的流体量设计了观测器。该一般地非线性的观测器也可以实施为不测量载荷系统的广义速度而不影响其功能。控制器自身则使用已知的或由观测器获得的关于所需流体量的信息，以调整整个系统的希望的状态。 如果载荷系统的机械阻尼不足地或不合适地预先给定，则这可以与以上所述的方法组合。为此，依赖于载荷系统的广义速度的信号可以以合适的方式添加到以上所述的控制器或控制器部本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于机械液压系统的控制方法，所述机械液压系统具有自由度给每个液压促动器，作为受控环节，其特征在于：在控制中考虑所述液压系统的额定压力＊↓［ｈ］，优选地作为（＊↓［ｈ］－ｐ↓［ｈ］）项考虑，和／或将所述液压促动器（３）的速度ｖ↓［ｈ］作为阻尼联接到控制，其中所述额定值＊↓［ｈ］和／或所述液压促动器速度ｖ↓［ｈ］通过观测器确定。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔治凯恩特泽尔，格诺特格莱布梅尔，库尔特施拉切尔，
申请(专利权)人：西门子VAI金属技术两合公司，
类型：发明
国别省市：AT[奥地利]