甘蔗收割機(jī)液壓系統(tǒng)最優(yōu)控制規(guī)律的設(shè)計

甘蔗收割機(jī)行走機(jī)構(gòu)的調(diào)速裝置采用差壓式變量泵與調(diào)速閥組成的容積調(diào)速回路，最優(yōu)控制系統(tǒng)采用微分方程和狀態(tài)方程描述，從時間推演的角度刻劃系統(tǒng)的運(yùn)動。采用最小值原理，找到了變量泵彈簧推力時間最短的最優(yōu)控制軌線是一組同心圓族，控制信號的切換發(fā)生在過原點(diǎn)的切換軌線上。在最優(yōu)控制作用下，彈簧推動定子以最短時間1.12 秒達(dá)到平衡點(diǎn)，重新平衡的位置距離原點(diǎn)15.5 毫米。仿真結(jié)果為進(jìn)一步控制系統(tǒng)的設(shè)計提供了理論依據(jù)，并在樣機(jī)試制中采用了該系統(tǒng)，論證了它的穩(wěn)定性與有效性。
關(guān)鍵詞：容積調(diào)速回路；狀態(tài)方程；最小值原理；最優(yōu)狀態(tài)軌線；同心圓族
最優(yōu)控制是現(xiàn)代控制理論的一個重要組成部分,它所研究的問題是：對一個控制系統(tǒng),在給定的性能指標(biāo)要求下,如何選擇控制規(guī)律，使性能指標(biāo)達(dá)到最優(yōu)[1]。也就是在一定的約束條件下，從已給定的初始狀態(tài)出發(fā),確定最優(yōu)控制作用的函數(shù)式,使目標(biāo)函數(shù)為極小或極大[2]，最優(yōu)控制是基于系統(tǒng)的狀態(tài)變量描述。甘蔗收割機(jī)在田間勞作時,由于其工作環(huán)境的特殊性,如丘陵、坡地等松軟地面凹凸不平,并且負(fù)載變化大,同時要求行走、扶蔗、砍蔗、輸送、斷尾、剝?nèi)~等各機(jī)構(gòu)協(xié)調(diào)工作才能保證甘蔗收割的成功。因此在有效控制刀盤轉(zhuǎn)速及扶蔗輥轉(zhuǎn)速的前提下,需對行走速度進(jìn)行控制和調(diào)節(jié),才能保證砍蔗質(zhì)量。對行走機(jī)構(gòu)最優(yōu)控制的問題，就是從所有可供選擇的容許控制中尋找一個最優(yōu)控制u* (t) ,使?fàn)顟B(tài)x(t)由( ) 0 x t 經(jīng)過一定時間轉(zhuǎn)移到目標(biāo)集S,并且沿此軌線轉(zhuǎn)移時,使相應(yīng)的性能指標(biāo)達(dá)到極值。