一种考虑路面波动干扰的非平衡身管俯仰位置控制方法
专利汇可以提供一种考虑路面波动干扰的非平衡身管俯仰位置控制方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种考虑路面 波动 干扰的非平衡身管 俯仰 位置 控制方法。提供的技术方案是：首先，分析系统组成结构及工作原理，建立考虑路面波动的非平衡身管俯仰位置电液伺服系统数学模型；其次，采用矫正环节抑制路面波动对系统控制 精度 所造成的影响，并构造针对身管俯仰运动中变化非平衡重 力 距的压力差 负反馈 回路，同时调节回路增益以抑制非平衡重力距对系统静动态性能的影响；最后，以阶跃输入指令 信号 U1和正弦路面波动信号θ2分别为输入项和外干扰项，调整PID 控制器 各项权重，进行动态工况下身管调转和稳定操作时系统控制特性的分析计算。本发明不需大幅增加系统结构便能有效提高动态工况下系统的控制精度，且抑制干扰能力强。，下面是一种考虑路面波动干扰的非平衡身管俯仰位置控制方法专利的具体信息内容。
1.一种考虑路面波动干扰的非平衡身管俯仰位置控制方法，包括下述步骤：首先，分析系统组成结构及工作原理，建立考虑路面波动的非平衡身管俯仰位置电液伺服系统数学模型；其次，采用矫正环节抑制路面波动对系统控制精度所造成的影响，并构造针对身管俯仰运动中变化非平衡重力距的压力差负反馈回路，同时调节回路增益以抑制非平衡重力距对系统静动态性能的影响；最后，以阶跃输入指令信号U1和正弦路面波动信号θ2分别为输入项和外干扰项，调整PID控制器各项权重，进行动态工况下身管调转和稳定操作时系统控制特性的分析计算。
2.如权利要求书1所述的一种考虑路面波动干扰的非平衡身管俯仰位置控制方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
第一步，分析系统组成结构及工作原理，建立考虑路面波动的非平衡身管俯仰位置电液伺服系统数学模型：
设θ1和θ2分别为身管相对载体绕其回转轴转动的角度和载体相对惯性空间绕回转轴转过的角度，则身管相对惯性空间绕回转轴转过的角度为：
θ＝θ1+θ2
进而可以得到以θ为输出的液压缸与负载的力矩平衡方程：
其中M为液压缸输出转矩，J为身管相对耳轴的转动惯量，Bm为身管粘性摩擦系数；Tg为非平衡重力矩，俯仰过程中，身管重力相对于旋转中心的力臂发生变化，设Tg0为身管在0°时的非平衡重力矩，则有：
Tg＝Tg0·cos(θ)
液压缸输出转矩M为输出力与输出力相对身管旋转中心力臂的乘积，即：
M＝p1·A·L
其中p1液压缸进油腔压力，A为活塞缸筒有效作用面积，L为输出力相对身管旋转中心的力臂，通过L可以将液压缸活塞杆输出位移l转换为身管相对于旋转中心的输出转角。
忽略较小的回油腔压力并结合力臂转换公式，可以得到液压泵和缸的连续性流量方程为：
其中U1为给定的控制电压，Ka为伺服放大器增益，即Ka＝i/U1，K1为伺服阀流量增益，这里伺服阀频率为执行机构频率的5～8倍，所以其数学模型也可以常数代替，即K1＝Q/i，Ct为液压缸总的泄漏系数，βe为液压油体积弹性模数，V0为液压缸单腔容积。
系统中速度陀螺仪实时检测身管旋转速度并与对其积分所得的角度信号送入控制器进行速度闭环和位置闭环控制，其中 和Kl分别为速度反馈和位置反馈数学模型。
第二步，采用矫正环节抑制路面波动对系统控制精度所造成的影响，并构造针对身管俯仰运动中变化非平衡重力距的压力差负反馈回路，同时调节回路增益以抑制非平衡重力距对系统静动态性能的影响：
将第一步所建模型进行拉氏变换并整理得到路面波动下非平衡身管系统控制结构框图，设G1(s)为所采用的矫正环节，其作用是补偿θ2·Js2部分的影响。取控制指令U1和非平衡重力矩Tg均为0，可以求得输出角度θ关于路面波动信号θ2的传递函数为：
其中，F1(s)＝Kp+Ki/s+Kds，F2(s)＝KaK1，
为补偿θ2·Js2的影响，可以得到：
而G2(s)为抑制非平衡重力距影响的压力差负反馈环节，取控制指令U1和路面波动θ2均为0，综合第一步中部件模型可得到输出角度θ关于非平衡重力矩Tg的传递函数为：
为抑制非平衡重力矩的影响，可以得到：
G2(s)＝-Ct/(KaK1)
第三步，以阶跃输入指令信号U1和正弦路面波动信号θ2分别为输入项和外干扰项，调整PID控制器各项权重，进行动态工况下身管调转和稳定操作时系统控制特性的分析计算：
搭建路面波动下非平衡身管控制系统Matlab/Simulink仿真框图，其中选取工程中易于实现的PID控制器进行系统控制，设定比例、积分及微分项系数分别为Kp、Ki及Kd，则控制器传递函数为：
输入身管调转角度θ1对应的指令电压U1，同时设定路面正弦波动信号θ2的幅值和频率，运行程序进行动态工况下身管调转操作时系统控制特性的分析计算；然后将身管调转角度θ1对应的指令电压U1设为0，而路面正弦波动信号θ2的幅值和频率保持不变，运行程序进行动态工况下身管稳定操作时系统控制特性的分析计算。
一种考虑路面波动干扰的非平衡身管俯仰位置控制方法
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