液压外文文献翻译-一种为液压机采用模糊逻辑控制器的非常规电液比例阀的发展【中文3850字】【PDF+中文WORD】

液压外文文献翻译-一种为液压机采用模糊逻辑控制器的非常规电液比例阀的发展【中文3850字】【PDF+中文WORD】,中文3850字,PDF+中文WORD,液压,外文,文献,翻译,一种,液压机,采用,模糊,逻辑,控制器,常规,比例,发展,中文,3850,PDF,WORD 一种为液压机采用模糊逻辑控制器的非常规电液比例阀的发展 作者：J.-C. Renn · C. Tsai 摘要：在这项研究中，一种基于电磁开关和模糊逻辑控制器的非常规的电液比例流量控制阀被提出来应用于液压机。本研究的主要目的是为了发展成本最低的电液比例控制阀。由于开关电磁阀具有非线性力/行程特点，它基本上是不适用于液压比例阀的发展。因此，模糊逻辑控制器被用来实现线性力/行程特点。其基本思路是利用数值估计的伪力作为反馈信号。这种新开发的电液比例流量控制阀被安装在液压机。实验结果表明：使用提出的这种电液比例流量控制阀，气缸的RAM速度控制是相当成功的。 关键词：模糊逻辑控制器 液压机的线性比例阀 电磁执行器 1、引言 压机也许是最常用的金属成形的机床工具。根据不同类型的驱动，他们可以分为机械压力机和液压机。一些优于机械压力机的液压机的明显优势是简单的设计和施工，线性可变输出力和气缸的RAM速度，RAM的位置调整和为超载的更有效的保护。图1显示了两个典型电路液压机。第一（图1a）代表泵控制系统，一个复杂的可变排量泵被用来控制输出体积流量的方式，是成正比的电信号的应用。因此，压力缸RAM速度还可以进行线性控制。此外，减压阀是采用电路控制输出汽缸压力的。然而，在第二个液压回路（图1b）中，利用了一个简单的固定排量泵。体积流量和气缸RAM速度的控制被电液比例控制阀控制。因此，液压回路基本上代表了一个阀门控制系统。此外，它也可能被发现在这条通道的安装压力安全阀和一个累加器。前者以控制气缸的输出压力，后者则在开始的时候被高压油控制，然后作为辅助动力源。因此，液压机需要产生一个相应的输出压力保持液压不变，因此压力缸RAM速度平稳控制得到实现。 图1 液压机的两个典型电路 一般来说，一个可变排量泵的价格比传统的固定排量泵的高得多。此外，泵控制系统的响应速度比阀门控制系统的低得多。因此，如今后者的设计仍然是首选，虽然前者具有节能优势。另一方面，控制阀的液压回路如图1不需要一个电液比例流量控制阀，这是在电路中最重要的，但也是最昂贵的组件。图2显示了该阀的结构原理图。它可以被观察到这样一个阀门由两部分组成。一个部分是比例阀阀体，在其中的比例电磁铁被用来调节阀口的开口面积。另一种是压力补偿，在外部负载变化的情况下维护一个稳定压力，阀门两端的孔恒压下降。 图2 比例流量控制阀的结构原理图 图3显示了两种常用的电磁执行器的结构和特点。首先是开关电磁阀，它被广泛应用于传统的液压方向控制阀的设计。二是比例电磁阀，被用于电液比例阀的发展，这是标准组件。正如图3所示。开关电磁阀和比例电磁铁有完全不同的力/行程特点，虽然他们拥有几乎相同的结构。在细节上，前者具有高度的非线性行为，有力/行程特点;然而后者的特点是相当线性的。这种线性比例电磁铁的力/行程关系的电液比例阀的设计是关键的要求。例如，阀芯，在一个线性工作范围内提供恒力，达到阀体明确的位置，根据胡克定律。这阀芯明确的立场，标志着一定的阀口的开口面积。此外，它也可以从图3观察出输出力与输入电流之间的关系是相当线性的。因此，阀口的开口面积连续变量和输入电流成正比。这正是电液比例阀的基本功能。 图3 开关电磁阀和比例电磁铁的结构和特点 利用低成本开关电磁阀而不是成本高的比例电磁铁，是其力/行程特性的线性化的先决条件。以前的研究报告有关于线性开关电磁铁的力/行程曲线，可以20世纪90年代找到。然而，只有线性比例积分控制器被雇用在这些文件。力线性化的结果也并非完全令人满意。因此，在本文中，非线性的模糊逻辑控制器闭环力控制计划，被提出以实现线性力/行程特色。此外，这个闭环的力量控制方案，利用数值估计伪力作为反馈信号，以尽量减少实施成本。在下面的实验测试设备，电磁执行器首先概述。 2、实验测试装置 电磁驱动器的静力试验装置如图 4。开环控制微型步进电机（美国精密工业，加利福尼亚-260）是用来控制测试电磁柱塞位置。详细的微步进电机的角位移是成正比的脉冲方波信号发送到驱动程序的数量。旋转方向，可以很容易地控制了Hi（5V）或罗（0 V），信号发送到一个驱动器输入端口。滚珠丝杆连接到转子，角运动转换成直线运动。此外，本次测试设备提供了一个位置传感器（RDP-LVDT-D2/200）以及负载柱塞的位置和输出力的测量（BAB-10M）。然而，在实际应用中，负载是没有必要的和一个低成本的电位器被用于测量柱塞位置。 图4 为电磁铁的静力试验设备 用于测量线圈的励磁电流，一个10Ω的串联电阻被用在电路中。为了产生线性可控输入电流和电压，采用了电流互感器（即功放）。最后，该单元的控制以及测量数据的采集和处理都集成在基于奔腾III-软件的控制器上。图5显示了测量力和行程的非线性，这是最初NG02液压换向阀的开发测试开关电磁力/行程特征。 图5 测试开关电磁测量的非线性力/行程特征 在下面的章节中，在涉及线性开关电磁力/行程特点中描述了两个程序。首先是伪力信号的估计，第二个是一个闭环开关电磁力控制的模糊逻辑控制器的引进。 3、估计的伪力反馈信号 把FP表示伪力，XM表示一个柱塞位置，IM表示线圈中的电流信号，因此， Fp(xm, im) = A(xm)im + B(xm). (1) 从图6中所示的实验结果，表1可以成立的，其中涉及三个参数，柱塞位置，柱塞和线圈的电流输出力。由曲线拟合技术，最适合的多项式（XM）和B（XM）与最小关系式被发现 A(xm)= −1.8211x4m −54.3739x3m +247.4310x2m −395.0201xm +287.5556 (2) 和 B(xm) =26.7396x4m −106.8007x3m +143.9303x2m −67.1442xm −10.9445. (3) 图6 图形的三个参数之间的关系的实验结果 测得的实际力量和曲线拟合模拟伪力的曲线图7所示。最大偏差只有约2 N.由于柱塞XM的位置，线圈中的电流IM，很容易测量，通常称为伪力的输出，FP，可从1-3中数字式派生。 图7 实验测得的实际力量和曲线拟合估计的伪力之间的比较 表1 多项式和柱塞行程的功能之间的关系 Xm 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 A 220 160 130 106 82 70 60 60 40 B −20 −19.3333 −19.6667 −17.5 −14 −12.6667 −12 −14 −7 4、模糊逻辑控制器的设计 不同于传统的控制器，有三个程序参与一个模糊逻辑控制器输入的执行，模糊推理基于知识和控制信号的模糊化。 （一）模糊化 在这项研究中，模糊控制器力的两个输入信号是力误差信号E（K）和其变化的信号ΔE（K）： e(k) = Fd− Fp, (4) Δe(k) = e(k)−e(k−1). (5) 这里 FD：所需的力信号， FP：估计伪力的信号。 图8显示了两个输入信号来确定投入程度的模糊隶属函数。 图8 两个输入信号的模糊隶属函数 （二）推理 推理过程由一组由语言值的误差和误差变化信号驱动的规则组成。表2显示了规则的定义。 （三）去模糊化 去模糊化是将控制信号转变成精确的控制信号输出。在去模糊化中，重心的方法被使用： （6） 其中 y：模糊控制器的输出， Wi：发射的第i个规则的程度， Bi：随之而来的第i个规则的模糊子集的重心。 表2 控制规则的定义 e(k) NB NM NS ZE PS PM PB PB ZE PS PM PB NB NM NS PM NS ZE PS PM PB NB NM PS NM NS ZE PS PM PB NB Δe(k) ZE NB NM NS ZE PS PM PB ZS PB NB NM NS ZE PS PM NM PM PB NB NM NS ZE PS NB PS PM PB NB NM NS ZE 输出激励信号的模糊控制器，U（K），定义为 u(k) = u(k−1)+Δu(k). (7) 图9显示了为激励信号的变化输出的隶属函数，ΔU（K）。 图9 为激励信号变化输出的隶属函数 5、力线性伪力反馈实验结果 柱塞位置范围在0.15毫米

收藏