单杆液压缸电液位置伺服系统由于结构紧凑,被工程界大量应用,但是其结构不对称,数学模型复杂,很多因素无法通过数学方法精确分析,针对这个问题,利用Matlab/Simulink多领域物理建模的方法,建立了单杆液压缸电液伺服系统的物理模型,对其性能研究分析。分别输入正弦信号和方波信号,得到响应曲线图和Bode图。仿真结果表明:单杆液压缸电液位置伺服系统物理模型可以直接根据工作原理添加对应的元件以及环境影响因素,模型精度高,不需要传递函数,仿真的结果也更为准确,更接近实际情况,有利于分析电液位置伺服系统控制性能,具有更好的参考价值,提高了系统模型仿真的准确性。

电液位置伺服系统广泛应用在大负载、快速、精确反应的控制领域中,然而其存在时变非线性的特性,因此传统控制系统不能达到理想的控制效果。模型预测控制(Model Predictive Control,MPC)具有无需模型、鲁棒性强、抗扰动能力强等优点,较适合应用在时变非线性系统的控制中。分别采用PID控制、线性MPC、自适应MPC和非线性MPC 4种控制策略对电液位置伺服系统的控制性能进行仿真研究。结果表明:线性MPC、自适应MPC和非线性MPC都比PID控制性能好,非线性MPC控制精度较高、响应速度较快、抗扰动能力较强,自适应MPC控制精度、响应速度和鲁棒性次之。