泵控并联变量马达速度系统复合控制策略郑琦李运华杨丽曼(北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院，北京100191)摘要:针对泵控并联变量马达速度系统中的流量自适应分配特性和相乘非线性环节，提出了分别通过变量泵实现系统压力控制和变量马达实现所驱动轴的转速控制的复合控制架构．针对泵控压力系统和变量马达调速系统分别推导了二阶线性化模型．为实现系统压力动态调节，提出了期望压力规划方法，并设计了滑模控制器．通过在变量马达调速PID(Propor-tionIntegrationDifferentiation)控制器引入扰动观测器，抑制了非线性扰动和未知负载扰动，提高了波动压力下的稳态精度．结合双轴驱动车辆行走驱动转速系统设计了复合控制器，仿真结果确认了所提出的复合控制策略的有效性．关键词::文献标识码:容积控制;滑模控制;线性化;扰动观测器;泵控并联变量马达TH137．31;TP273．3文章编号:1001-5965(2012)05-0692-05ACompoundcontrolstrategyforthepump-controlled-parallel-variable-displacement-motorspeedZhengQiLiYunhuaYangLiman(SchoolofAutomationScienceandElectricalEngineering，Bei激ngUniversityofAeronauticsandAstronautics，Bei激ng100191，China)Abstract:Addressingtheadaptivecharacteristicsoftheflowrateandthemultiplyingnonlinearityinthepump-controlled-parallel-variable-displacement-motorspeedsystem，akindofcompoundcontrolarchitecturewasproposed，inwhichthepressureiscontrolledbyonthevariabledisplacementpumpandtherotationalspeedofeachdrivingaxleiscontrolledbyvariabledisplacementmotorrespectively．The2-orderlinearizedmodelsofthepump-controlled-pressure-systemandthemotor-speed-control-systemwerederived．Apressureplanningalgorithmandaslidingmodecontrollawwerepresentedforthedynamicregulatingofpressure．Bymeansofintroducingofthedisturbanceobservertothemotorproportionintegrationdifferentiationcontroller，thenonlineardisturbanceandunknownloaddisturbancecanberestrained，soastopromotethesteadypreci-sionunderKeywords:volumecontrol;slidingmodecontrol;parallel-variable-displacement-motorlinearization;disturbanceobserver;pump-controlled-电液比例变量泵控并联变量马达系统是一种闭式结构的容积控制系统，具有调速范围大、传动平稳、抗污染和适应分布式负载等特点，已在重型车辆及工程机械和履带式装甲车等上得到广泛应用．由于该系统具有流量自适应分配特点和数学模型存在排量与压力和排量与角速度的相乘非线性环节，现有的数学模型和控制方案尚不能准确描述系统特征并获得满意控制效果．针对电液容积控制系统的相乘非线性问题，文献［1－3］采用了状态反馈精确线性化方法，并在其基础上收稿日期:2011-09-20;网络出版时间:2012-05-2216:03网络出版地址:www．cnki．net/kcms/detail/11．2625．V．20120522．1603．013．html基金项目:国家自然科学基金资助项目(51075016，61004024);高等学校博士点科研基金资助项目(20080061061)作者简介:郑琦(1984－)，男，安徽芜湖人，博士生，saviorzq@qq．com．第5期郑琦等:泵控并联变量马达速度系统复合控制策略693滑模变结构控制律以提高系统鲁棒性，取得了良好的控制效果，但研究对象限于负载可测或小扰动系统．文献［4－5］提出了基于局部线性化的模型参考自适应控制，但未考虑变量机构的动态特性．泵控并联马达系统是多变量系统，需协调多个调节变量间的关系．文献［1，4］通过维持回路期望流量平衡来协调泵和马达的排量，体现了“按需供给”的思想．考虑到马达的液压转矩为系统压力和排量的乘积，本文尝试通过变量泵对系统压力进行动态控制，使其与马达排量调节形成“合力”，改善系统动态性能．同时，在变量马达调速控制器设计中，引入扰动观测器提高了其稳态性能．节输出转速，通过各马达期望转速和实测转速的综合得到期望压力，系统架构规划如图2所示．ωdj—马达j的期望转速;pd—期望压力．图2泵控并联变量马达系统结构规划图2泵控压力系统设计2．1期望压...