非对称式双排量水下电静液作动器运动控制研究OA
Motion Control of Asymmetric Dual-displacement Underwater Electro-hydrostatic Actuator
水下作动器作为深海装备的驱动单元,其能效直接影响装备的续航能力与运行成本.非对称水下电静液作动器因具备功率密度高、输出力大、结构紧凑的优势,在深海装备中具有重要的应用潜力.当作业工况面临负载特性呈大范围变化时,双排量设计具有更高的能效性.然而,在排量切换过程中易出现压力波动,导致运动控制性能下降.为此面向非对称式双排量水下电静液作动器提出一种非线性直接鲁棒控制方法,采用基于负载识别的外层排量切换与内层转速闭环调节的结构.在高速低压阶段,采用大排量,而在高压低速阶段,切换到小排量,降低能量消耗,同时基于系统模型设计非线性鲁棒反馈运动控制器,在实现高能效的同时,保持系统的位移轨迹的精确跟踪.仿真结果表明,相较传统比例-积分控制,该方法在高低压循环作业工况过程中具有优越的轨迹跟踪精度.
Underwater actuators are key drive units for deep-sea equipment.The energy efficiency of underwater actuators directly affects the endurance and operating costs of deep-sea equipment.Asymmetric underwater electro-hydrostatic actuators show great potential in deep-sea equipment due to their high power density,large output force,and compact structure.A dual-displacement design improves energy efficiency under wide-range load variations.However,displacement switching may cause pressure fluctuation and reduce motion control performance.To address this problem,this paper proposes a nonlinear deterministic robust control method for an asymmetric dual-displacement underwater electro-hydrostatic actuator.The method employs a two-layer control structure.The outer layer switches pump displacement according to load identification.The inner loop regulates motor speed in a closed loop.The pump operates in the large-displacement mode during the high-speed and low-pressure stage,whereas it switches to the small-displacement mode during the high-pressure and low-speed stage to reduce energy consumption.Based on the system model,a nonlinear robust feedback motion controller is designed to improve energy efficiency and maintain accurate trajectory tracking.Simulation results show that the proposed method achieves higher trajectory tracking accuracy than conventional proportional-integral control under cyclic high low-pressure operating conditions.
刘子皓;刘佳佳;陈阳;苏伟鸿;聂勇;陈正
浙江大学 海洋学院,浙江 舟山 316021||浙江大学 海洋精准感知技术全国重点实验室,浙江 杭州 311215浙江大学 海南研究院,海南 三亚 572025||浙江大学 海洋学院,浙江 舟山 316021||浙江大学 海洋精准感知技术全国重点实验室,浙江 杭州 311215浙江大学 海洋学院,浙江 舟山 316021||浙江大学 海洋精准感知技术全国重点实验室,浙江 杭州 311215浙江大学 海洋学院,浙江 舟山 316021||浙江大学 海洋精准感知技术全国重点实验室,浙江 杭州 311215浙江大学 海南研究院,海南 三亚 572025||浙江大学 流体动力基础件与机电系统国家重点实验室,浙江 杭州 310027浙江大学 海南研究院,海南 三亚 572025||浙江大学 海洋学院,浙江 舟山 316021||浙江大学 海洋精准感知技术全国重点实验室,浙江 杭州 311215
机械制造
水下电静液作动器双排量泵排量切换非线性直接鲁棒控制
underwater electro-hydrostatic actuatordual-displacement pumpdisplacement switchingnonlinear deterministic robust control
《液压与气动》 2026 (8)
90-97,8
国家重点研发计划(2023YFC2809903)
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