目前,非对称缸动力机构作为驱动部件被广泛应用于液压驱动6自由度运动模拟器,其控制器设计备受关注.首先推导出了阀控非对称缸动力机构的通用非线性数学模型,在此基础上提出了级联负载压力控制策略,使得动力机构具有力发生器的特性,从而为进一步实现运动模拟器的分层控制打下了基础.对于每个非对称缸电液位置伺服系统,考虑到模型不确定性及外干扰的存在,运用滑模变结构控制方法设计外层镇定控制器,实现了对液压动力机构的镇定及对外界干扰的抑制.同时作为比较,还设计了状态反馈控制器.仿真结果表明提出的控制策略是有效的、合理的.

在分析阀控液压缸动力机构工作原理的基础上,应用流量和力平衡方程建立了阀控液压缸动力机构的非线性状态方程数学模型,并运用该模型分别对某六自由度实验平台的对称阀控制非对称缸电液伺服系统和某实际非对称阀控制非对称缸电液伺服系统的压力特性进行仿真分析,通过仿真和试验结果的对比,验证了所建阀控液压缸动力机构非线性状态方程数学模型的正确性。该数学模型具有通用性,可用于各类阀控液压缸系统的仿真、设计和控制策略等的理论研究。

根据建立的通用阀控液压缸传递函数模型分析了非对称缸的最低液压固有频率与传递函数模型中液压缸固有频率的关系给出了在阀控液压缸在工程设计中可供选择的最低液压固有频率理论计算公式及其经验公式;给出了阻尼比ζh、阀系数Kq和Kc的选取与工程计算方法.传递函数模型的建模误差分析结果表明描述阀控非对称缸的滑阀流量方程和液压缸连续性方程不能同时满足且与最低液压固有频率的工作点不在同一个位置上进一步揭示了阀控液压缸传递函数模型适用范围的局限性.

根据力平衡和输出功率的关系定义了阀控液压缸的负载压力和负载流量,针对非匹配的阀控液压缸动力机构存在的压力突跳现象进行了分析,建立了阀控液压缸的传递函数模型,该模型具有通用性,分析了建模中的假设条件和建模误差,给出了阀控液压缸通用数学模型的适用范围。

考虑了阀控非对称缸电液伺服系统的控制问题.首先给出了系统的动态模型,然后基于Backstepping方法得到了系统的非线性控制器.这种方法可以扩展到液压驱动机器人控制的设计上.最后对所提出的非线性控制策略与常规的PD控制方案进行了比较,仿真结果表明所提出的非线性控制策略具有更高的控制精度.

从解决比例阀控制非对称缸系统存在的超压问题入手，分析因加工误差引起的各阀口重叠量不一致这一非线性因素对系统性能的影响，建立考虑阀口误差的阀控非对称缸系统的非线性状态方程模型和键图模型。应用这两种非线性数学模型分析一实际非对称阀控制非对称缸系统的压力特性，与试验结果的对比分析验证了所建的非线性数学模型的正确性。仿真和试验研究揭示比例阀控制非对称缸系统的阀口误差对系统性能影响较大，往往是引起有杆腔压力超过供油压力的主要原因。通过大量仿真研究获得了阀口误差与系统超压之间的关系，研究表明适当提高比例阀阀口的加工精度有利于消除超压现象和提高系统的性能，进而建议将某些比例阀阀口误差控制在最大阀位移的0．5％以内。给出的两种非线性数学模型具有通用性，可用于对各类阀控缸系统进...