由于生产现场及系统本身的原因等不确定性因素的存在,保持振动装置控制性能的稳定性显得非常重要。H>控制方法在处理不确定性等因素有先天的优势<3,4>,所以本文借助于液压仿真实验台对连铸机结晶器液压振动系统进行鲁棒H>稳定控制研究,建立了相应的结晶器液压振动系统的数学模型,采用鲁棒H>控制设计对液压系统的参数摄动等的不确定性进行了仿真,结果表明所设计的H>控制器对参数摄动具有良好的鲁棒性。
液压伺服振动系统的传递函数推导本文液压振动系统的参数参考北京科技大学机械液压仿真实验台。
阀控液压缸位置控制系统方框图(1)阀控缸传递函数的建立。伺服阀芯直径d=6mm,阀口面积梯度w=Pd=18185mm,油液密度Q=019@103kg/m3,油膜压力ps=16MPa,动力粘度L=116@10-2Pas,泄漏系数Ct=417@10-13m5/Ns,系统有效容积弹性系数Be=7@108N/m2,活塞杆直径d1=90mm,液压缸内径D=150mm,活塞有杆腔有效面积A1=1113@10-2m2,活塞无杆腔有效面积A2=11767@10-2m2,活塞杆有效面积A=6136@10-3m2,流量比G=0164,阀芯与阀套之间的间隙rc=6@10-6m,缸*大容积V=4142@10-4m3,平均活塞面积Ame=11449@10-2m2,液压缸等效容积Ve=3196@10-4m3,等效面积Ae=1158@10-2m2,等效负载质量Mt=104kg.
其中,增广受控对象及其状态空间实现表达式为:P0=W1-W1G0W20W3GI-G=AB1B2C1D11D12C2D21D22(6)则由式(4)(5)构成的闭环系统传递函数为:P=W1SW2UW3T(7)H>混合灵敏度优化问题就是设计控制器K,使得闭环系统稳定且满足min+P+>=C0(H>*优化问题)或+P+>FC(CEC0)(H>次优化问题)。
按此种加权灵敏度方法进行优化设计,可以较方便地处理控制系统设计中多项指标的要求,为鲁棒控制系统设计提供了一种工具,但设计结果在很大程度上依赖于加权阵W1、W2、W3的合理选择。对于加权阵W1、W2、W3的合理选择可以参见文献<5>.
3仿真试验及结论在仿真过程中,适当的选择加权函数非常重要,经反复试验引入加权函数:W1(s)=150(01005s+1)2(012s+1)2,W2(s)=s230000,W2=10-4由著名的/DGKF0方法解到鲁棒H>控制器。
我们主要是研究鲁棒H>控制器对参数摄动的抑制作用,液压振动系统的无摄动;伺服阀阻尼系数和固有频率摄动20%;阀控缸阻尼系数和固有频率摄动20%;伺服阀和阀控缸阻尼系数摄动20%得到的阶阶跃响应曲线跃响应曲线如。
由仿真结果可以看出,H>控制器对于抑制系统参数变化等不确定性具有非常好的鲁棒性,适当地选择加权矩阵,可以更好地改善液压振动系统的跟踪性能,响应时间非常快。
正是由于结晶器液压振动系统的极其重要性,研究其稳定性和动态特性才具有重要的实际意义,同时,采用系统的理论分析研究与计算机仿真相结合的方法有助于工程实践的应用。