1方案原理
泵閥協(xié)調(diào)控制的EHA方案原理。此方案采用直流調(diào)速電機(jī)帶動(dòng)定量泵，由伺服閥換向，回避了電機(jī)換向或泵換向的非靈敏區(qū)及大慣量，提高了系統(tǒng)的響應(yīng)；用電機(jī)調(diào)速改變流量的方式與斜盤(pán)調(diào)節(jié)方式相比，降低了結(jié)構(gòu)復(fù)雜性，斜盤(pán)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)化成功率調(diào)節(jié)器既降低了結(jié)構(gòu)質(zhì)量又減少了斜盤(pán)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)自身的功率損耗。工作過(guò)程中，根據(jù)負(fù)載特性的不同，調(diào)節(jié)泵的流量和閥前壓力以及泵，閥的工作過(guò)程，使作動(dòng)系統(tǒng)既滿(mǎn)足動(dòng)態(tài)性能的需要，又能提高系統(tǒng)效率，降低發(fā)熱。
2前饋控制設(shè)計(jì)
泵閥協(xié)調(diào)控制EHA閥前壓力的維持主要是由電機(jī)帶動(dòng)定量泵提供流量和蓄能器釋放或吸收流量的共同作用來(lái)實(shí)現(xiàn)，即系統(tǒng)的壓力環(huán)服務(wù)于位置環(huán)。但由于泵閥協(xié)調(diào)控制EHA位置環(huán)是閥控缸環(huán)節(jié)，伺服閥的頻寬遠(yuǎn)高于電機(jī)頻寬，因此獨(dú)立的壓力環(huán)控制很難有效滿(mǎn)足工作壓力在設(shè)計(jì)值附近小幅波動(dòng)的要求。若將位置環(huán)的誤差引入壓力環(huán)，則可使電機(jī)先于壓力環(huán)壓力改變而提前運(yùn)行，從而提高壓力環(huán)的響應(yīng)速度。
3模糊免疫控制器設(shè)計(jì)
免疫系統(tǒng)是生物尤其是脊椎動(dòng)物和人類(lèi)所必備的防御機(jī)理。它能保護(hù)機(jī)體抗御病原體，有害異物及癌細(xì)胞等致病因子的侵害，淋巴細(xì)胞是免疫系統(tǒng)中最重要的細(xì)胞，主要有B細(xì)胞和T細(xì)胞2類(lèi)。當(dāng)抗原進(jìn)入機(jī)體，被加工處理后遞呈給相應(yīng)的T細(xì)胞，即傳遞給TH細(xì)胞和TS細(xì)胞，然后共同刺激B細(xì)胞，B細(xì)胞通過(guò)表面感受器接受刺激，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后產(chǎn)生抗體以清除抗原。而抗原減少，體內(nèi)TS細(xì)胞增多，抑制了TH細(xì)胞的產(chǎn)生，則B細(xì)胞也隨著減少。若干時(shí)間之后，免疫反饋系統(tǒng)便趨于平衡。TH細(xì)胞和TS細(xì)胞的調(diào)節(jié)過(guò)程可以分別看成是正反饋和負(fù)反饋的免疫調(diào)節(jié)過(guò)程，這些過(guò)程是一種高度進(jìn)化的生物調(diào)節(jié)過(guò)程，能識(shí)別和清除像抗原和微生物細(xì)胞這樣的外部物質(zhì)，使免疫系統(tǒng)具有學(xué)習(xí)，記憶和模式識(shí)別能力。
4模型建立及仿真
AMESim是基于圖形化的仿真軟件，主要用于工程系統(tǒng)的建模，仿真和動(dòng)態(tài)性能分析，該軟件在建立液壓系統(tǒng)數(shù)字模型的過(guò)程中充分考慮到液壓油的物理特性和液壓元件的非線性特性，具有強(qiáng)大的后處理功能，但其對(duì)控制算法的建模處理上功能較差，不過(guò)，由于AMESim軟件具備了控制軟件Simulink的接口功能，通過(guò)它可以將復(fù)雜的控制算法添加到液壓系統(tǒng)的模型中，然后進(jìn)行機(jī)電液一體化聯(lián)合仿真。
因此，采用MATLAB軟件進(jìn)行控制算法的處理，采用AMESim軟件進(jìn)行泵閥協(xié)調(diào)控制EHA的建模。
為了更好地反應(yīng)FFIM算法控制器對(duì)泵閥協(xié)調(diào)控制EHA壓力環(huán)節(jié)復(fù)雜特性的控制能力，假設(shè)某飛行器高負(fù)載工況下，泵閥協(xié)調(diào)控制EHA跟隨的典型位移測(cè)試信號(hào)。飛采用常規(guī)PID控制器跟隨測(cè)試信號(hào)的閥前壓力曲線如圖7所示。由圖7可以看出，在跟隨階躍信號(hào)時(shí)，最低壓力值降低到15MPa，在高頻小幅值信號(hào)階段，最低壓力值約為15.8MPa，在低頻大幅值信號(hào)階段，壓力最低值約為15.4MPa.將位置環(huán)誤差信號(hào)作為前饋信號(hào)引入壓力環(huán)后，而進(jìn)一步加入模糊免疫控制算法（FFIM）后，系統(tǒng)的壓力環(huán)閥前壓力變化曲線。
前饋信號(hào)的引入，使得閥前最低壓力值約為15.1MPa，而由于電機(jī)動(dòng)作較早，使得閥前壓力高于設(shè)計(jì)壓力值，且波動(dòng)大，造成了系統(tǒng)的效率降低。采用前饋模糊免疫控制算法后，系統(tǒng)壓力環(huán)的最低壓力約為15.1MPa，與采用前饋PID控制算法的最低壓力值基本相同，而在跟隨其它信號(hào)后，壓力環(huán)最低壓力約為15.7MPa，最高壓力約為16.2MPa，壓力基本在設(shè)計(jì)值16MPa附近波動(dòng)，控制性能較好。
5結(jié)論
針對(duì)泵閥協(xié)調(diào)控制EHA的閥控環(huán)節(jié)響應(yīng)高于壓力環(huán)節(jié)的特殊性，提出將閥控環(huán)節(jié)的位置偏差作為前饋信號(hào)引入壓力環(huán)，同時(shí)對(duì)前饋信號(hào)引入所帶來(lái)的壓力值升高和波動(dòng)問(wèn)題，選取了具有在線整定參數(shù)和優(yōu)化能力的前饋模糊免疫控制（FFIM）算法。
仿真結(jié)果表明，F(xiàn)FIM控制器與常規(guī)PID及引入前饋的PID控制器相比，不僅系統(tǒng)的最低工作壓力值增大，而且壓力環(huán)響應(yīng)的快速性得到提高，壓力值的波動(dòng)較小，閥前壓力基本維持在設(shè)計(jì)點(diǎn)附近，增強(qiáng)了控制器對(duì)壓力環(huán)復(fù)雜特性的控制能力，實(shí)現(xiàn)了泵閥協(xié)調(diào)控制EHA性能與效率兼顧的目的。
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