电液伺服阀的动态参数寻优.pdf

5机床与液压620041No110#147#

电液伺服阀的动态参数寻优
花克勤
(上海应用技术学院,上海200235)
摘要:在应用系统辨识法对电液伺服阀的动态数学模型进行精确确定的基础上,本文用最优设计的方法,对决定电液
伺服阀动态性能的6个基本参数施行了多种组合的参数优化。通过计算机计算的优化结果表明,现有QDY型电液伺服阀的
参数设计不是最优的。若通过改进参数后,在保证稳定性的前提下,电液伺服阀的快速性还可有较大提高。此种优化方法
亦可推广到其他元件或系统的分析设计中去。
关键词:伺服阀;参数;优化
中图分类号:TH134文献标识码:A文章编号:1001-3881(2004)10-147-3
TheParametersOptimizationoftheElectro-hydraulicServovalve
HUAKe-qin
(ShanghaiInstituteofApplicationTechnology,Shanghai200235,China)
Abstract:Inordertoimprovethedynamicperformancesofelectro-hydraulicservovalve,somepracticalschemeswerediscussedtoreach
theoptimizationofvalveparametersonthebasisofpreciselydeterminingthedynamicmathematicalmodelofelectro-hydraulicservovalvebythe
methodofidentification.Forthecomparisonofperformances,thesixbasicdynamicparametersofelectro-hydraulicservovalveweredivided
intoseveralcombinationsintheprocess.ComputingresultssuggestthatpresentparameterdesignofQDYelectro-hydraulicservovalveisnot
mostoptimal,iftheparameterdesignisimproved,thefrequencyresponseofelectro-hydraulicservovalvecanbeincreasedstablyonalarge
scale.
Keywords:Servovalve;Parameter;Optimization
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电液伺服阀是高性能机械控制系统中的核心元伺服阀,其额定压力pR=210@10Pa,额定流量QR

件,如何精确掌握其动态特性是提高控制系统动态品=30L/min,额定输入电流IR=30mA。
质指标的一个重要因素。本文在进行研究之前,已经对于电液伺服阀的优化目标函数Q的确定,严
用正弦、脉冲、伪随机信号对电液伺服阀的动特性进格地说是一个较复杂的问题,主要是各参数往往互相
行了试验和辨识。在以试验法精确确定伺服阀的数学牵制所致。若以改善动态指标为目标,往往会产生快
模型的基础上,本文进一步对影响伺服阀动特性的动速性好了而结构强度不够等类型的矛盾,在强调动态
态参数进行了优化。指标时,各种动态指标又不能面面兼顾。因此,只能
控制系统的最优设计可分为参数优化和函数优统筹考虑。本文主要考虑了改善伺服阀的动态指标,
化两类。本文所涉及的优化仅为参数最优化,即在控并选取了最有工程实际意义的主要动态指标,即快速
制对象和系统的结构形式已确定的情况下,修改、调性和稳定性,且以稳中求快的数学表达式作为目标函
整某些结构参数,使某个或某些性能指标达到最佳。数。从频率法看,当阻尼比F=01707(F对应于前述
从数学角度来讲,这样的参数寻优是不随时间变化G(x),p=1维)时,系统具有最好的稳定裕量。所
的,故为静态寻优或称参数最优化。若设系统的数学以在此前提下,确定优化的目标函数为二阶振荡系统

模型为W=F(A,x,t),其中W为m维状态变量;的谐振频率X=Xmax(一般的优化算法只能处理求解
为维被寻优参数矢量为时间变量A为被寻
xn;t;最小值问题,此时只要令-X=-Xmin即可解决)。在
优参数x之外的参数矢量。要求在满足约束条件:H这样的目标函数下,必须统筹兼顾的主要问题是:静
(x)F0,q维,G(x)=0,p维时,找到一组参数x态的结构合理性和经济性,如组件不宜太笨重、零位
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=x,使寻优的目标函数值Q(x)=Q(x)ymin。泄漏不能太大等;制造上的可行性及结构参数的极限
1优化目标函数的确定原则性和线性度,如加工不至于太复杂,磁通不至于非线
从对电液伺服阀辨识出发,对其