文档介绍：硕士学位论文
垂直向力位耦合电液系统
控制策略研究
Research on Control Strategies for Vertical
Electro-hydraulic Coupled Position and Force
System
作 者：朱鹏
导 师：沈刚 教授
中国矿业大学
二○一八年六月
中图分类号 TP273 学校代码 10290
UDC 621 密级公开
中国矿业大学
硕士学位论文
垂直向力位耦合电液系统
控制策略研究
Research on Control Strategies for Vertical
Electro-hydraulic Coupled Position and Force
System
作者 朱鹏 导 师 沈刚 教授
申请学位 工学硕士 培养单位 机电工程学院
学科专业 机械制造及其自动化 研究方向 电液伺服控制
答辩委员会主席 姚建勇 教授 评阅人
二 O 一八年六月
致谢
在论文即将完成之际，首先我要向我的导师沈刚献上诚挚的敬意和深深的感
谢，在研究生生涯中沈刚老师渊博的专业知识，严谨的治学态度，精益求精的工
作作风，诲人不倦的高尚师德，朴实无华、平易近人的人格魅力对我影响深远。
三年的时间里，在沈刚老师的谆谆教诲之下我学到了很多学术知识同时也领会许
多做人的道理。本人在老师的影响下也慢慢从一个初出茅庐的大学毕业生逐渐成
长为一个思想更加成熟、做事更加踏实的人。本文在写作期间几经修改，每一部
分都是在老师的细心指导下完成的，耗费了老师大量的时间与心血，在此再次向
沈刚老师表达我的感激之情！
另外，在此也特别感谢师兄李翔对于本文撰写、试验台搭建期以及试验程序
编写的指导和帮助，为本文后期修改提出了许多宝贵经验。此外，感谢同门兄弟
蔡强在论文写作时的互勉之情，以及实验室已毕业师兄侯冬冬、安昭辉、张丁龙
在初到实验室时对我的帮助表示深深的感谢，也对实验室于朝、马奔、丁兴亚对
于试验台搭建的鼎力相助。
感谢国家自然科学基金“基于振动与加载多元耦合的超冗余驱动电液系统协
调控制研究（项目编号：51575511）为论文提供的资金支持。
感谢我的家人一直以来的关心与支持。
最后，感谢论文审核的导师们，你们的建议对我而言就是一种关心和支持，
临近毕业能有机会遇见你们并跟老师们交流也是我人生的一种幸运。
摘要
垂直向力位耦合电液控制系统主要用于研究物体处于位置控制或力加载控
制情况下另一耦合系统对物体产生的干扰影响，对提高电液系统的跟踪性能具有
重大意义。因此，本文在国家自然科学基金面上项目“基于振动与加载多元耦合
的超冗余驱动电液系统协调控制研究（项目编号：51575511）”支持下，开展垂
直向力位耦合电液系统的相关控制策略研究。
首先，本文根据电液系统的结构组成进行运动学分析，使得系统可以对每一
个自由度进行独立控制。在此基础上建立了液压系统数学模型，通过仿真模型的
构建分析系统的动态特性。
其次，针对电液系统出现的力位耦合情况，利用非线性的方法进行控制策略
研究。根据建立的位置和力加载状态方程分别进行反步控制器设计，对控制器进
行仿真。考虑到力位耦合的情况，在位置系统的仿真下，控制位置信号的同时，
对系统施加力加载信号；在控制力加载信号时，对系统施加位置信号，分别对这
两种情况下进行仿真分析。
然后，为了进一步的消除耦合系统带来的干扰，在设计的反步控制器的基础
上，提出自适应鲁棒控制器。对于位置系统，采用干扰观测器和参数自适应的方
法对控制器进行改进；对于力加载系统，采用自