標題觸碰體構件材勞損試驗機的智能優化扼制

      非對稱液壓缸的數學模型與對稱液壓缸在有外干擾力的情況下非常類似，因為當閥芯不在零位而活塞向有桿腔方向運動時，非對稱缸的運動情況可以看成是對稱缸的負載上作用了一個大小等于非對稱缸無桿腔壓強P1乘上桿的面積a大小的壓力。同理，在活塞向無桿腔運動時，同樣可得到相應的等價外干擾力。因此系統的輸出實際上由兩部分輸入決定：一是閥芯的位移量x，二是等效的外干擾力fad=2aPs1 2，x>0aPs1 2，x<0（1）式中，=A2A12仿真研究要對如所示的系統進行仿真計算，主要難點在于式（1）所描述的外部干擾力fad是隨送給伺服閥的電流信號的正負有關的跳變信號。因此對這一實際情況的仿真采用如所示方法，利用sign函數和邏輯開關來實現式（1）的跳變切換；同時用一定分辨率的死區函數來描述外部干擾力fad不是永遠不為0的情況，當輸出很接近輸入時即進入穩態后，可以認為閥開口很小，這時的fad應為0.具體實現如示，得到的仿真結果如示。
　　
　　控制指標特殊性分析針對上百種試驗零件而言，都要求疲勞試驗機給零件加載可設定頻率、幅值及次數的正弦力，同時要實時顯示加載力的當前值、最大值及最小值，要求實際加載力的最大值（最小值）與設定的最大值（最小值）的誤差要小于2%，而對相位滯后沒有要求。
　　
　　反饋回路中，當r（t）=ar brsin（t），（ar>br）；y（t）=ay bysin（t ）時，要求=|（arbr）-（ayby）|arbr<002（2）定義回路傳遞函數L=C^G^，定義由r到y的傳遞函數為T，則T=L/（1 L）。分析要求達到指標的實質：要求輸出只要在波形上跟蹤輸入且振幅衰減小于2%，液壓而對相位滯后無要求，這樣就可以把整個閉環傳遞函數考慮成一個時滯環節，即當T（s）=（098102）e-s（3）時，可滿足設計要求，其中在小于%/2時可變。
　　
　　自尋優控制的實現針對本例，r（t）=ar brsin（t），ar>br；y（t）=ay bysin（t ）時，若控制器C為一常數K時，在調試中發現，在系統穩定范圍內：當K增大時，輸出信號正弦部分幅值by也增大；當K減小時，by也減小。由此確定參數調節算法如下：if（Smax-Smin<2098br）%Smax為一個正弦周期內力傳感器信號最大值，Smin為最小值。K=K CV；%CV為每次變化步長。if（Smax-Smin>2102br）；K=K-CV下面將從傳遞函數角度論證本算法的合理與可行性。
　　
　　對一般的單自由度電液力控系統，其開環傳遞函數可表示為<8>G（s）=Kv<（s a）2 21>（bs 1）<（s c）2 2>（4）在如所示的系統中，令C為一常數K，則整個閉環傳遞函數為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）對式（3）變換后再進行泰勒展開e-s=e-12se12s=1-12s 12-12s21 12s 1212s2 1312s3（6）比較式（5）和式（6）易見，當Kv、a、b、c、1、2一定時，再加上098102允許的誤差限制條件，改變K與使式（5）與式（6）相互逼近是可能的。實際的控制結果也證明了對于100多種不同的接觸網零件，在05Hz的工作頻帶內，本調節方法均可在35min后達到控制要求的精度。
　　
　　系統自尋優控制算法實現框自尋優控制算法實現的原理圖。與一般自尋優控制方法不同的是，本例中的增益調節并不是每個采樣周期都調節，而是給定信號每整數倍周期調節一次，這是因為調節所用到的參考變量為實際輸出正弦波的最大和最小值。
　　
　　強調一點，本例中參數調整環路中并沒有采用真正意義上的反饋來調節開環增益的變化，這是考慮到對于部分承載能力較小的零件，這樣的調節可能導致試件的斷裂性破壞。再則如果調節環路反饋增益選擇不當時，會使閉環控制回路失穩，追求參數調節的快速性而影響了系統穩定性是得不償失的。
　　
　　結論（1）在對接觸網零部件疲勞試驗機控制器數字化改造過程中，成功的應用了自尋優控制策略，實現了對100多種剛度、質量與連接方式各異的零件加載動態力，控制誤差都小于2%.（2）自尋優控制策略有效地補償了伺服閥的非線性環節，解決了由于伺服閥零位漂移所引起的數字控制系統性能下降的問題。（3）通過理論分析和實踐檢驗，都驗證了該控制策略的有效性和合理性，并且已經在中鐵鐵路產品認證中心得到應用。