触碰体构件材劳损试验机的智能优化扼制

触碰体构件材劳损试验机的智能优化扼制

　非对称液压缸的数学模型与对称液压缸在有外干扰力的情况下非常类似，因为当阀芯不在零位而活塞向有杆腔方向运动时，非对称缸的运动情况可以看成是对称缸的负载上作用了一个大小等于非对称缸无杆腔压强P1乘上杆的面积a大小的压力。同理，在活塞向无杆腔运动时，同样可得到相应的等价外干扰力。因此系统的输出实际上由两部分输入决定：一是阀芯的位移量x，二是等效的外干扰力fad=2aPs1 2，x>0aPs1 2，x<0(1)式中，=A2A12仿真研究要对如所示的系统进行仿真计算，主要难点在于式(1)所描述的外部干扰力fad是随送给伺服阀的电流信号的正负有关的跳变信号。因此对这一实际情况的仿真采用如所示方法，利用sign函数和逻辑开关来实现式(1)的跳变切换；同时用一定分辨率的死区函数来描述外部干扰力fad不是永远不为0的情况，当输出很接近输入时即进入稳态后，可以认为阀开口很小，这时的fad应为0.具体实现如示，得到的仿真结果如示。
　　
　　控制指标特殊性分析针对上百种试验零件而言，都要求疲劳试验机给零件加载可设定频率、幅值及次数的正弦力，同时要实时显示加载力的当前值、大值及小值，要求实际加载力的大值(小值)与设定的大值(小值)的误差要小于2%，而对相位滞后没有要求。
　　
　　反馈回路中，当r(t)=ar brsin(t)，(ar>br)；y(t)=ay bysin(t )时，要求=|(arbr)-(ayby)|arbr<002(2)定义回路传递函数L=C^G^，定义由r到y的传递函数为T，则T=L/(1 L)。分析要求达到指标的实质：要求输出只要在波形上跟踪输入且振幅衰减小于2%，液压而对相位滞后无要求，这样就可以把整个闭环传递函数考虑成一个时滞环节，即当T(s)=(098102)e-s(3)时，可满足设计要求，其中在小于%/2时可变。
　　
　　自寻优控制的实现针对本例，r(t)=ar brsin(t)，ar>br；y(t)=ay bysin(t )时，若控制器C为一常数K时，在调试中发现，在系统稳定范围内：当K增大时，输出信号正弦部分幅值by也增大；当K减小时，by也减小。由此确定参数调节算法如下：if(Smax-Smin<2098br)%Smax为一个正弦周期内力传感器信号大值，Smin为小值。K=K CV；%CV为每次变化步长。if(Smax-Smin>2102br)；K=K-CV下面将从传递函数角度论证本算法的合理与可行性。
　　
　　对一般的单自由度电液力控系统，其开环传递函数可表示为<8>G(s)=Kv<(s a)2 21>(bs 1)<(s c)2 2>(4)在如所示的系统中，令C为一常数K，则整个闭环传递函数为T(s)=C(s)G(s)1 C(s)G(s)=KKv<(s a)2 21>(bs 1)<(s c)2 2> KKv<(s a)2 21>(5)对式(3)变换后再进行泰勒展开e-s=e-12se12s=1-12s 12-12s21 12s 1212s2 1312s3(6)比较式(5)和式(6)易见，当Kv、a、b、c、1、2一定时，再加上098102允许的误差限制条件，改变K与使式(5)与式(6)相互逼近是可能的。实际的控制结果也证明了对于100多种不同的接触网零件，在05Hz的工作频带内，本调节方法均可在35min后达到控制要求的精度。
　　
　　系统自寻优控制算法实现框自寻优控制算法实现的原理图。与一般自寻优控制方法不同的是，本例中的增益调节并不是每个采样周期都调节，而是给定信号每整数倍周期调节一次，这是因为调节所用到的参考变量为实际输出正弦波的大和小值。
　　
　　强调一点，本例中参数调整环路中并没有采用真正意义上的反馈来调节开环增益的变化，这是考虑到对于部分承载能力较小的零件，这样的调节可能导致试件的断裂性破坏。再则如果调节环路反馈增益选择不当时，会使闭环控制回路失稳，追求参数调节的快速性而影响了系统稳定性是得不偿失的。
　　
　　结论(1)在对接触网零部件疲劳试验机控制器数字化改造过程中，成功的应用了自寻优控制策略，实现了对100多种刚度、质量与连接方式各异的零件加载动态力，控制误差都小于2%.(2)自寻优控制策略有效地补偿了伺服阀的非线性环节，解决了由于伺服阀零位漂移所引起的数字控制系统性能下降的问题。(3)通过理论分析和实践检验，都验证了该控制策略的有效性和合理性，并且已经在中铁铁路产品认证中心得到应用。