張星梅 戚玉涵 任 丁 瞿國(guó)富 周玉成

(1. 中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院木材工業(yè)研究所 北京 100091； 2. 中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院林業(yè)新技術(shù)研究所 北京 100091； 3. 中國(guó)福馬機(jī)械集團(tuán)有限公司 北京 100029)

人造板連續(xù)平壓機(jī)熱壓板升降系統(tǒng)中，熱壓板的上升、下降通過(guò)控制液壓缸的活塞桿伸縮來(lái)完成。按照生產(chǎn)工藝要求，熱壓板在升降過(guò)程中必須保持在同一水平面上，否則會(huì)導(dǎo)致熱壓板局部受力不均勻，出現(xiàn)應(yīng)力、應(yīng)變過(guò)大的情況，降低壓機(jī)使用壽命，甚至造成設(shè)備損壞(苗虎等， 2014； 肖安昆等，1999)。因此，需對(duì)與熱壓板相連的多路液壓缸進(jìn)行高精度位置同步控制。

熱壓板升降系統(tǒng)是一個(gè)大型的復(fù)雜系統(tǒng)，具有非線性、強(qiáng)耦合性等特點(diǎn)，具體表現(xiàn)在執(zhí)行元件多、1個(gè)執(zhí)行元件需要同時(shí)驅(qū)動(dòng)1個(gè)或多個(gè)工作部件進(jìn)行協(xié)調(diào)控制、熱壓板升降過(guò)程中各子系統(tǒng)之間及相鄰液壓缸之間會(huì)相互影響、具有機(jī)械系統(tǒng)的外部擾動(dòng)以及硬性非線性現(xiàn)象(如過(guò)沖、滯后等)，確定合適的同步控制方法提高多路液壓缸的同步控制精度一直是研究的重點(diǎn)。多路液壓缸位置同步運(yùn)動(dòng)控制大多采用主從式控制策略，即多個(gè)需要同步運(yùn)動(dòng)的對(duì)象，以其中一個(gè)對(duì)象的輸出作為理想輸出，其余對(duì)象跟蹤這一理想輸出以達(dá)到同步運(yùn)動(dòng)(苗虎等， 2014)。主從同步控制方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但由于各子系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能不可能完全相同，且受系統(tǒng)干擾等諸多因素的影響，因此當(dāng)某一從系統(tǒng)受到的擾動(dòng)沒(méi)有反饋給其他子系統(tǒng)時(shí)，會(huì)造成較大的同步誤差，抗干擾性不夠理想，很難達(dá)到連續(xù)平壓機(jī)高精度同步控制的要求。

為提高控制系統(tǒng)同步精度和魯棒性，研究人員將現(xiàn)代控制方法與已有控制策略相結(jié)合，提出了各種適用于多電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的同步控制方法。如盛華等(2010)將廣義預(yù)測(cè)控制與交叉耦合結(jié)合應(yīng)用于雙電機(jī)同步控制，推導(dǎo)出了雙電機(jī)的同步控制規(guī)律，通過(guò)耦合補(bǔ)償方式達(dá)到減小兩軸之間同步誤差的目的； 但對(duì)于被控對(duì)象較多的場(chǎng)合，交叉耦合控制結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜，在系統(tǒng)模型參數(shù)不確定的情況下其魯棒性和穩(wěn)定性將變得很差(高恒路等， 2011)。劉然等(2010； 2011)在分析各組同步控制策略特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，將環(huán)形耦合同步控制策略應(yīng)用于多電機(jī)同步控制，對(duì)其同步控制的有效性進(jìn)行證明，提出了一種結(jié)合滑模變結(jié)構(gòu)方法的環(huán)形耦合控制策略，該控制策略具有更高的同步精度和更好的動(dòng)態(tài)性能。湯偉等(2013)以模糊PID為基礎(chǔ)，對(duì)帶式輸送機(jī)3個(gè)電機(jī)分別進(jìn)行主從控制和環(huán)形耦合同步控制仿真，結(jié)果發(fā)現(xiàn)環(huán)形耦合控制策略具有更高的同步精度和更好的動(dòng)態(tài)性能。

以往研究大多針對(duì)多電機(jī)的同步控制，結(jié)果表明環(huán)形耦合控制策略適用于多被控對(duì)象的同步控制，結(jié)合現(xiàn)代控制方法能夠提高控制系統(tǒng)的同步精度和魯棒性，但對(duì)于連續(xù)平壓機(jī)這種液壓控制系統(tǒng)尚無(wú)相關(guān)應(yīng)用研究。鑒于此，為減小熱壓板升降系統(tǒng)在上升和下降過(guò)程中多路液壓缸的同步運(yùn)動(dòng)誤差，并保證系統(tǒng)具有很好的魯棒性，確保熱壓板在升降過(guò)程中保持在同一水平面上，本研究針對(duì)連續(xù)平壓機(jī)熱壓板升降系統(tǒng)被控對(duì)象多且具有非線性、強(qiáng)耦合性等特點(diǎn)，提出一種基于廣義預(yù)測(cè)控制的環(huán)形耦合同步控制算法，以廣義預(yù)測(cè)控制取代常規(guī)PID跟蹤控制，設(shè)計(jì)基于預(yù)測(cè)控制的環(huán)形耦合同步控制器，構(gòu)建包含同步誤差的性能指標(biāo)函數(shù)，對(duì)每路液壓缸的控制參數(shù)采用預(yù)測(cè)控制算法進(jìn)行優(yōu)化，用環(huán)形耦合補(bǔ)償減小相鄰液壓缸間的同步誤差，在此基礎(chǔ)上導(dǎo)出各子系統(tǒng)基于預(yù)測(cè)控制的環(huán)形耦合同步控制規(guī)律，實(shí)現(xiàn)多路液壓缸的位置同步控制，減小因不同步對(duì)熱壓板及相關(guān)元器件的損害。

1 連續(xù)平壓機(jī)熱壓板升降系統(tǒng)

1.1 熱壓板升降系統(tǒng)構(gòu)成

以中國(guó)福馬機(jī)械集團(tuán)研發(fā)的連續(xù)平壓機(jī)熱壓板升降系統(tǒng)為研究對(duì)象，該系統(tǒng)主要由32組框架單元、上下熱壓板、液壓缸等組成。下熱壓板固定在框架的下支撐面上，上熱壓板由9塊單元熱壓板拼接而成，所有液壓缸均通過(guò)螺栓連接固定在32組框架單元和上熱壓板之間，在熱壓板上排列成32列，每列有4或5個(gè)液壓缸，其中40個(gè)具有提升作用，負(fù)責(zé)帶動(dòng)上熱壓板上升、下降，液壓缸分布示意見(jiàn)圖1(苗虎等， 2014)。

圖1 液壓缸分布示意Fig.1 Distribution of hydraulic cylinders

根據(jù)液壓油路的設(shè)計(jì)情況，將共用同一條油路的液壓缸看作一個(gè)升降子系統(tǒng)，共劃分為32個(gè)升降子系統(tǒng)，每個(gè)升降子系統(tǒng)由伺服放大器、伺服閥、1個(gè)或2個(gè)液壓缸、位移傳感器組成，其位置跟蹤控制結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2。

圖2 位置閉環(huán)跟蹤控制結(jié)構(gòu)Fig.2 Structure chart of closed loop position control

1.2 熱壓板升降子系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型

在上熱壓板上升、下降過(guò)程中，熱壓板升降子系統(tǒng)根據(jù)液壓缸活塞的實(shí)際位移和目標(biāo)設(shè)定值的信息計(jì)算給出控制信號(hào)，經(jīng)放大器放大后調(diào)節(jié)伺服閥輸出，實(shí)現(xiàn)對(duì)該組液壓缸活塞的位移控制。熱壓板升降子系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)(張星梅等， 2016)如下：

(1)

2 控制方法

2.1 同步控制策略

為使整個(gè)熱壓板處于同一水平面上，在熱壓板上升、下降過(guò)程中每一時(shí)刻都要保證32組升降子系統(tǒng)的位移完全相同，因此不僅要對(duì)每一組升降子系統(tǒng)的液壓缸進(jìn)行精確位置跟蹤控制，還要對(duì)多組升降子系統(tǒng)進(jìn)行高精度同步控制，即不僅要考慮每路液壓缸位移實(shí)際值與設(shè)定值之間的跟蹤誤差，還需考慮該路液壓缸與相鄰一側(cè)液壓缸之間位移的同步誤差。針對(duì)系統(tǒng)被控對(duì)象多的特點(diǎn)，基于耦合補(bǔ)償原理，本研究采用環(huán)形耦合控制方式對(duì)多路液壓缸進(jìn)行同步控制，對(duì)于每路液壓缸，僅考慮與其相鄰一側(cè)液壓缸的位移偏差，該位移偏差反饋到該路液壓缸，對(duì)其控制量進(jìn)行補(bǔ)償修正，各路液壓缸之間兩兩耦合，形成耦合環(huán)，在負(fù)載擾動(dòng)等情況下，仍能保證各路液壓缸之間較好的同步控制精度，且補(bǔ)償器的復(fù)雜程度不會(huì)隨被控對(duì)象增多而改變，適合于被控對(duì)象較多且同步精度要求較高的連續(xù)平壓機(jī)熱壓板升降系統(tǒng)(張承慧等， 2007)。

對(duì)每路液壓缸的位置跟蹤控制，本研究采用廣義預(yù)測(cè)控制算法對(duì)控制參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，提高液壓缸的位置跟蹤性能。熱壓板升降系統(tǒng)環(huán)形耦合同步控制結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3。

圖3 基于預(yù)測(cè)控制的熱壓板升降系統(tǒng)環(huán)形耦合同步控制結(jié)構(gòu)Fig.3 Ring coupling control structure of the hot-press lifting system based on GPD

控制器的設(shè)計(jì)目標(biāo)是使液壓缸的位置跟蹤誤差收斂并穩(wěn)定在零附近，通過(guò)將2個(gè)相鄰子系統(tǒng)的位置偏差由環(huán)形耦合補(bǔ)償器反饋到該子系統(tǒng)，對(duì)其控制量進(jìn)行補(bǔ)償修正，以實(shí)現(xiàn)各獨(dú)立子系統(tǒng)的同步控制。由于系統(tǒng)強(qiáng)耦合性、非線性的特點(diǎn)，需在前向通道中加入校正環(huán)節(jié)，運(yùn)用一定的控制算法提高系統(tǒng)的控制精度、穩(wěn)態(tài)特性、動(dòng)態(tài)特性和魯棒性等。廣義預(yù)測(cè)控制(GPC)采用多步測(cè)試、滾動(dòng)優(yōu)化和反饋校正等控制策略，控制效果好，適用于控制不易建立精確數(shù)字模型且比較復(fù)雜的工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程，具有優(yōu)良的跟蹤性能和魯棒性(席裕庚， 2013； LaSale， 1976； Hartmutetal.， 2004)。

設(shè)第i(i≤32)路液壓缸在k時(shí)刻的位置跟蹤誤差為：

ei(k)=yri(k)-yi(k)。

(2)

式中：yri(k)為第i路液壓缸給定的參考位移；yi(k)為第i路液壓缸的實(shí)際位移。

設(shè)第i路液壓缸與第i+1路液壓缸之間的同步誤差為：

(3)

式中：ki為相鄰兩路液壓缸之間的同步誤差耦合因子(Xiaoetal., 2006； 盛華等， 2010)。

理論上，當(dāng)系統(tǒng)在每一采樣時(shí)刻都有εi(k)=0時(shí)，系統(tǒng)的同步誤差為零，可認(rèn)為系統(tǒng)獲得了很好的跟蹤精度和誤差。進(jìn)而，Np步預(yù)測(cè)的同步誤差矩陣為：

其中：Yi=[yi(k+1)yi(k+2) …yi(k+Np)]T。

2.2 控制器設(shè)計(jì)

首先，為利用廣義預(yù)測(cè)控制方法對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制，將式(1)離散化，并采用CARIMA模型作為被控對(duì)象的參數(shù)化模型(席裕庚， 2013； 雎剛， 2002)：

(5)

式中：A(z-1)=1+a1z-1+…+anz-n；B(z-1)=b0+b1z-1+ …+bmz-m；C(z-1)=1； Δ=1-z-1；ξ(k)為系統(tǒng)的隨機(jī)干擾序列；ui(k-1)為第i路控制器在k-1時(shí)刻的控制輸出。

本研究針對(duì)式(5)求解增量型閉環(huán)控制規(guī)律Δui(k)，使得在保證單路液壓缸跟蹤精度的同時(shí)，對(duì)控制量進(jìn)行優(yōu)化，并使相鄰子系統(tǒng)之間的同步誤差趨于零。

其次，通過(guò)引入Diophantine方程1=Eij(z-1)A(z-1)Δ+z-jFij(z-1)，得到第i路液壓缸在k時(shí)刻的第j步預(yù)測(cè)輸出為：

Fij(z-1)yi(k)。

(6)

其中：Eij(z-1)=eij,0+eij,1z-1+…+eij,j-1z-(j-1)(eij,0=1)，F(xiàn)ij(z-1)=fij,0+fij,1z-1+…+fij,nz-n，Eij(z-1)、Fij(z-1)可根據(jù)Diophantine方程離線遞推計(jì)算得到。

令Gij(z-1)=Eij(z-1)B(z-1)=G1ij(z-1)+z-jHij(z-1)，則預(yù)測(cè)輸出式(6)可表達(dá)為：

Hij(z-1)Δui(k-1)+Fij(z-1)yi(k)。

(7)

其中：G1ij(z-1)=g1ij,0+g1ij,1z-1+…+g1ij,j-1z-(j-1)、Hij(z-1)=hij,0+hij,1z-1+…+hij,m-1z-(m-1)可根據(jù)系數(shù)矩陣E和F進(jìn)一步求得。

當(dāng)預(yù)測(cè)時(shí)域長(zhǎng)度為Np，控制時(shí)域長(zhǎng)度為Nu，且Np>Nu，并假設(shè)Δui(k+j-1)=0(當(dāng)j>Nu)，式(7)寫(xiě)成矩陣形式為：

Yi(k+1)=G1iΔUi(k)+HiΔUi(k-1)+FiYi(k)=

G1iΔUi(k)+Pi。

(8)

式中：

ΔUi(k)=[Δui(k),Δui(k+1),…

Δui(k+Nu-1)]T；

ΔUi(k-1)=[Δui(k-m),Δui(k-m+1),…

Δui(k-1)]T；

Yi(k)=[yi(k),yi(k-1),…,yi(k-n)]T；

Pi=[pi1(k),pi2(k),…,piNp(k)]T。

G1i為Np×Nu維矩陣：

Hi為Np×m維矩陣：

Fi為Np×n維矩陣：

其中：j=1,…，Np，i=1,…， 32。

對(duì)于每路液壓缸，為使控制過(guò)程平穩(wěn)，要求液壓缸的輸出位移yi(k)沿著位置跟蹤參考軌跡yri(k+j)逼近設(shè)定值c，參考軌跡為式(9)，式中α為柔化系數(shù)，0<α<1：

(9)

寫(xiě)成矩陣形式為：

Yri=αYi+(1+α)c。

(10)

為使液壓缸位置跟蹤誤差、液壓缸之間的同步誤差盡量小，結(jié)合同步控制律，對(duì)第i路液壓缸進(jìn)行環(huán)形耦合補(bǔ)償，則包含同步誤差的二次型性能指標(biāo)函數(shù)可取為：

(11)

其中：λi為控制加權(quán)系數(shù)；β為同步誤差影響系數(shù)。

將式(11)寫(xiě)成矩陣形式為：

(12)

為簡(jiǎn)化運(yùn)算，并根據(jù)數(shù)學(xué)期望的性質(zhì)，將上式分解為32個(gè)優(yōu)化函數(shù)，先選取第1路和第2路液壓缸作為一組，計(jì)算出第1路的最優(yōu)控制增量； 然后選取第2路和第3路作為一組，計(jì)算出第2路的最優(yōu)控制增量； 以此類推，最后選取第32路和第1路為一組，計(jì)算出第32路的最優(yōu)控制增量，從而使32路液壓缸以環(huán)形耦合的方式達(dá)到最優(yōu)同步控制。

以第1路和第2路液壓缸組成的第1組為例，其優(yōu)化函數(shù)為：

(13)

由式(4)、(8)和(10)，極小化上述指標(biāo)函數(shù)，得第1組和第2組未來(lái)Np步的最優(yōu)控制增量：

(14)

u1(k)=u1(k-1)+Δu1(k)。

(15)

當(dāng)前時(shí)刻的控制量作用之后，再采集k+1時(shí)刻的輸出，進(jìn)行新的預(yù)測(cè)、校正和優(yōu)化，從而避免控制量作用期間受干擾等而造成失控。通過(guò)反復(fù)Nu步的在線優(yōu)化，計(jì)算每一時(shí)刻的局部?jī)?yōu)化目標(biāo)，而非一次離線計(jì)算得出全局優(yōu)化目標(biāo)，避免了因模型失配或因時(shí)變、非線性及干擾等影響造成同步跟蹤誤差增大，進(jìn)而保持各時(shí)刻達(dá)到最優(yōu)控制。

根據(jù)上述分析，搭建系統(tǒng)控制模型如圖4所示。

圖4 基于預(yù)測(cè)控制的環(huán)形耦合同步控制系統(tǒng)模型Fig.4 The ring couple control model based on GPC

3 仿真驗(yàn)證

假設(shè)各升降子系統(tǒng)模型參數(shù)相同，在Matlab仿真軟件環(huán)境下，編寫(xiě)熱壓板升降系統(tǒng)同步控制的M程序，以5個(gè)升降子系統(tǒng)為例對(duì)其在穩(wěn)態(tài)正常運(yùn)行和存在擾動(dòng)情況下的同步規(guī)律分別進(jìn)行基于主從PID同步控制和基于預(yù)測(cè)控制的環(huán)形耦合同步控制仿真對(duì)比，研究其在不同控制方法下的跟蹤效果差異。系統(tǒng)參數(shù)見(jiàn)表1，系統(tǒng)同步控制的程序流程如圖5所示。

圖5 算法流程Fig.5 Flowchart of control method

表1 系統(tǒng)模型參數(shù)Tab.1 Parameter of the system model

將系統(tǒng)模型參數(shù)代入式(1)，并取采樣周期為0.01 s進(jìn)行離散化。

3.1 無(wú)系統(tǒng)擾動(dòng)仿真

3.1.1 主從PID同步控制仿真 在主從同步控制中，同步控制性能體現(xiàn)在從動(dòng)缸跟隨主動(dòng)缸的跟隨效果。假設(shè)第1組液壓缸為主動(dòng)缸，其他液壓缸為從動(dòng)缸，跟隨第1組液壓缸的輸出，在Matlab環(huán)境下編寫(xiě)M文件對(duì)上述參數(shù)下的模型進(jìn)行仿真，經(jīng)過(guò)對(duì)PID參數(shù)多次調(diào)節(jié)，確定PID參數(shù)kp=0.22，ki=0.001，kd=0.5。仿真曲線如圖6所示，其中yi為第i路液壓缸的位置輸出，bias1i為主動(dòng)缸和從動(dòng)缸之間的同步誤差。

3.1.2 基于預(yù)測(cè)控制的環(huán)形耦合同步控制仿真 根據(jù)參數(shù)確定原則(王偉，1998)，通過(guò)多次仿真試驗(yàn)確定控制器參數(shù)，其中預(yù)測(cè)長(zhǎng)度為10，控制時(shí)域Nu為3，控制加權(quán)系數(shù)λ為0.9，柔化系數(shù)α為0.2，同步誤差影響系數(shù)為200，同步誤差耦合系數(shù)為1。仿真曲線如圖7所示，其中yi為第i路液壓缸的位置輸出，bias1i為第1路液壓缸和其他液壓缸之間的同步誤差。

圖7 基于預(yù)測(cè)控制的環(huán)形耦合同步控制仿真曲線Fig.7 Simulation curves of ring coupling synchronization control based on predictive control

由圖6、7可知，采用2種同步控制策略時(shí)，其穩(wěn)態(tài)同步誤差均趨于零。采用主從PID同步控制策略時(shí)，從動(dòng)缸對(duì)主動(dòng)缸的跟隨具有滯后性，因此在輸出有跳變的情況下，主動(dòng)缸和從動(dòng)缸的同步誤差較大； 而采用環(huán)形耦合控制策略時(shí)，耦合補(bǔ)償環(huán)節(jié)使得各組系統(tǒng)輸出始終保持良好的跟隨性和一致性。

圖6 主從PID同步控制仿真曲線Fig.6 Simulation curves of master-slave PID synchronization control

3.2 系統(tǒng)擾動(dòng)仿真

在系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，假設(shè)第2路子系統(tǒng)在k=40時(shí)受到持續(xù)3個(gè)采樣周期的系統(tǒng)沖擊，主從PID控制和基于預(yù)測(cè)控制的環(huán)形耦合同步控制下第i路液壓缸的位置輸出yi(k)、位置跟蹤誤差biasij(k)分別如圖8、9所示。

圖8 主從PID同步控制擾動(dòng)仿真曲線Fig.8 Simulation curves of master-slave PID synchronization control with disturbance

主從PID同步控制中，各從系統(tǒng)之間相互獨(dú)立，由圖8可知，第2個(gè)從系統(tǒng)受擾動(dòng)情況下，其本身的跟隨誤差增大，擾動(dòng)反饋被反饋到本身，主系統(tǒng)和其他從系統(tǒng)不受影響，必然會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)之間的同步誤差較大。

由圖9可知，第2組液壓缸受到擾動(dòng)后其輸出y2(k)變大，跟蹤誤差e2(k)變大，通過(guò)環(huán)形耦合作用，將該路跟蹤誤差e2(k)及與第3路的同步偏差bias23(k)反饋到第2路，經(jīng)過(guò)預(yù)測(cè)算法調(diào)整控制量u2(k)，減小輸出y2(k)，經(jīng)8個(gè)采樣周期恢復(fù)穩(wěn)態(tài)并收斂為0； 同時(shí)將第1路和第2路的同步偏差bias12(k)反饋到第1路，使得控制量u1(k)增大，輸出y1(k)增大，進(jìn)而保持第1路和第2路的輸出趨于同步； 以此類推，第5路、第4路和第3路也分別經(jīng)過(guò)環(huán)形耦合作用調(diào)整其控制量使得輸出增大以接近相鄰輸出。通過(guò)預(yù)測(cè)控制和環(huán)形耦合的作用，每一路在保證跟蹤性能的同時(shí)減小了各子系統(tǒng)之間的同步偏差。

圖9 基于預(yù)測(cè)控制的環(huán)形耦合同步控制擾動(dòng)仿真曲線Fig.9 Disturbance simulation curves of ring coupling synchronization control based on predictive control

對(duì)采用主從策略和環(huán)形耦合策略控制系統(tǒng)的同步誤差進(jìn)行對(duì)比，其第2路和相鄰2路的同步誤差曲線如圖10所示。

圖10 同步誤差比較Fig.10 The comparison of synchronization error

由圖8、9、10可知，存在系統(tǒng)擾動(dòng)情況下，采用主從控制策略對(duì)系統(tǒng)同步性能影響較大，擾動(dòng)引起的同步誤差需要更長(zhǎng)的時(shí)間逐漸收斂為0； 而采用環(huán)形耦合控制策略的系統(tǒng)中，出現(xiàn)擾動(dòng)的液壓缸與相鄰2個(gè)液壓缸的同步誤差均小于采用主從控制策略的系統(tǒng)。由此說(shuō)明，耦合補(bǔ)償環(huán)節(jié)能將發(fā)生的擾動(dòng)迅速反饋給相鄰子系統(tǒng)，不但使系統(tǒng)擾動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的同步誤差得到有效抑制，同時(shí)使同步誤差迅速收斂為0，顯示出良好的同步精度和動(dòng)態(tài)性能。

3.3 結(jié)果分析

采用預(yù)測(cè)控制與環(huán)形耦合控制相結(jié)合的控制算法，系統(tǒng)能保證良好的位置跟蹤控制精度和系統(tǒng)同步精度，在給定輸入發(fā)生跳變的情況下，系統(tǒng)各組液壓缸輸出位移始終能保持更好的同步關(guān)系； 當(dāng)其中一路受干擾時(shí)，各路之間的同步誤差相對(duì)較小并快速收斂，擾動(dòng)恢復(fù)時(shí)間縮短，振蕩現(xiàn)象減弱。預(yù)測(cè)控制與環(huán)形耦合控制相結(jié)合的控制算法可明顯改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)和穩(wěn)態(tài)特性，抗干擾性明顯優(yōu)于主從控制策略，魯棒性好。

4 結(jié)論

在連續(xù)平壓機(jī)熱壓板升降系統(tǒng)中，考慮熱壓板不同位置對(duì)液壓缸組的參數(shù)需求不同，相鄰液壓缸之間的同步誤差對(duì)升降系統(tǒng)的影響最大，本研究基于耦合補(bǔ)償原理，提出基于預(yù)測(cè)控制的環(huán)形耦合同步控制方法，使得液壓缸數(shù)量增多時(shí)，其控制結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度保持不變。通過(guò)建立熱壓板升降系統(tǒng)同步控制模型，對(duì)所建立的系統(tǒng)模型進(jìn)行仿真，并與常規(guī)主從PID控制方式進(jìn)行比較，結(jié)果表明，本研究提出的控制方法不僅具有良好的位置跟蹤性能、同步性能和抗干擾性，同時(shí)還具有較快的響應(yīng)速度，系統(tǒng)的魯棒性增強(qiáng)，適合于被控對(duì)象較多、復(fù)雜生產(chǎn)過(guò)程的同步控制及對(duì)同步精度要求較高的場(chǎng)合，相比一般的同步控制方法具有更好的同步控制精度和動(dòng)態(tài)性能。