This study presents a genetic algorithm-based method fur optimizing control parameters in the pressure control of electro-hydraulic pump with variable displacement. Genetic algorithms are general-purpose optimization methods based on natural evolution and genetics and search the optimal control parameters maximizing a measure that evaluates the performance of a system. Four control gains of the PI-PD cascade controller for an electro-hydraulic pressure control system are optimized using a genetic algorithm in the experiment. Optimized gains are confirmed by inspecting the fitness distribution which represents system performance in gain spaces. It is shown that genetic algorithm is an efficient scheme in optimizing control parameters of the pressure control of electro-hydraulic pump with variable displacement.
The HPM (High-speed Power Matching) system is an electro-hydraulic control system. It directly controls the swash plate of the pump by selecting four-loop logic based on joystick signals, pump flow, and pressure signal to improve the efficiency and controllability of construction machines. In the NFC (Negative Flow Control) system, a typical pump control system using conventional open center type MCV, the loss is continuously generated by flow through the center bypass line even when the excavator is not in operation. Also, due to the slow response of the pump that indirectly controls the flow rate using the pressure regulator, peak pressure occurs at the start or stop of the operation. Conversely, the HPM system uses an MCV without center-by-pass flow path and the swash plate of a pump for the HPM is controlled by a high-speed proportional flow control valve. As a result, the HPM system minimizes energy loss in standby state of the excavator and enables peak pressure control through rapid electro-hydraulic control of a pump. In this paper, the concept of the HPM system algorithm is introduced and the hydraulic system efficiency is compared with the NFC system using the excavator SAT (System Analysis Tool).
The study deals with controlling the velocity of hydraulic motor with PI controller through the control of displacement pump which has higher efficiency than valve-controlled system. This was done as follows. First, we modified original displacement pump and designed this electrohydraulic puma system. Second, after experimenting static and dynamic characteristics, we identified system parameter of approximated model. Lastly, to control the velocity of hydraulic motor we controlled the angle of the swash plate of displacement pump. Test carried out in the laboratory shows that transient and steady state response could be improved by PI controller reducing power loss.
For the bucket tip position control of the excavator, a traditional hydraulic excavator system was exchanged into an electro-hydraulic one. EPPR valves are attached to the traditional MCV and hydraulic joysticks are replaced by electronic ones to develop the electro-hydraulic system. To control the electronic pump with a good performance, the control logic for the pump is deduced from the AMESim simulation and the experimental method on the test bench. To get a good position control performance of the excavator bucket tip, PI+AntiWindup controller is selected as a position controller. The experimental results showed the good controllability for the electro-hydraulic excavator system on the test bench.
Today, reduction of $CO_2$ exhaustion gas for global-warming prevention becomes important issues in all industrial fields. Hydraulic systems have been widely used in industrial applications due to high power density and so on. However hydraulic pump is always being operated by engine or electric motor in the conventional hydraulic system. Therefore most of the conventional hydraulic system is not efficient system. Recently, an electro-hydraulic hybrid system, which combines electric and hydraulic technology in a compact unit, can be adapted to a wide variety of force, speed and torque requirements. In the electro-hydraulic hybrid system, hydraulic pump is operated by electric motor only when hydraulic power is needed. Therefore the electro-hydraulic system can reduce the energy consumption drastically when compared to the conventional hydraulic systems. This paper presents a new kind of hydraulic load simulator which is composed of electro-hydraulic hybrid system. Disturbances in the real working condition make the control performance decrease or go bad. QFT controller is designed to eliminate or reduce the disturbance and improve the control performance of the electro-hydraulic load simulator. Experimental results show that the proposed controller is verified to apply for electro-hydraulic hybrid system with varied external disturbances.
KSLV-I의 킥모터의 추력벡터제어용 구동장치 시스템은 전기-유압식 서보 구동장치 형상으로 설계되었으며 가동노즐을 구동하는 구동장치, 유압동력을 생성하는 유압동력 생성장치, 유압동력을 구동장치에 전달해 주는 유압동력분배장치와 관성항법장치에서 입력되는 제어신호에 따라 구동장치를 제어하는 제어장치 등으로 구성되어있다. 그중에서 유압동력을 생성하는 장치는 전기모터를 이용하여 유압펌프를 구동하는 EMDP(Electric Motor Driven Pump) 방식을 채택하고 있다. 일반적으로 전기모터는 구동이 편리한 브러시 방식의 직류모터(BDC 모터)를 사용하는데 일정 고도이상에서는 사용이 용이하지 않다. 그래서 고고도에서 사용하기 위해 브러시없는 직류모터(BLDC 모터)를 이용하여 유압펌프를 구동하는 시스템을 개발하고 있다. 본 논문에서는 브러시없는 직류모터를 구동하기 위한 제어기 설계에 대하여 자세히 설명하고자 한다.
본 논문에서는 압력보상형 사판식 유압 피스톤 펌프와 밸브 제어형 실린더를 결합한 EHA에 대하여 유압 실린더의 소비 유량이 작으면 펌프 회전 속도를 낮추는 새로운 개념의 하이브리드형 제어 시스템을 제안하였다. 펌프 내 압력조절기의 사판각 제어와 간섭을 피하기 위해 위치 명령 신호의 속도 성분 평균치를 이용하여 펌프의 회전속도를 조절하였고, 시스템 압력이 기준치 이하로 낮아지는 것을 방지하기 위해 압력 스위치 기능을 추가하였다. 시뮬레이션과 실험 결과에 의하면, EHA의 동적인 응답 특성에 영향을 주지 않는 조건에서 하이브리드 제어를 통해 공전 모드에서의 펌프 회전속도를 1,800rpm에서 600rpm로 낮춤으로써 하이브리드 제어를 안 할 경우에 비해 펌프 구동 동력을 약 44%까지 절감시킬 수 있음을 확인하였다.
This paper deals with the issue of simple adaptive position control for a pump-controlled cylinder system. A fixed displacement pump is utilized instead of servo valve and its speed is controlled by AC motor. The whole control system is composed of a pair of interconnected subsystems, that is, a feedback control system and a feedforward control system. From experiments it is shown that position control using simple adaptive control can accomplish significant reduction in position tracking error comparing to a conventional PID control.
This paper introduces a control algorithm for trajectory control of an electro-hydrostatic rotary actuator. A key feature of this paper is that an adaptive PID based on sliding mode is used to control the nonlinearity and uncertainty factor of single input/output system. Accurate knowledge of rotary actuator angle can result in high-performance and efficiency of electro hydraulic system. First, the position control is formulated using the adaptive PID with sliding mode technique and uncertainties in the hydraulic system. Second, the controller can update the PID gains on-line based on error caused by external disturbance and uncertain factors in the system. Finally, three experimental cases were studied to evaluate the proposed control method.
This study proposed a fault tolerant control algorithm for electro-hydraulic brake systems where permanent magnet synchronous motor (PMSM) drive is adopted to boost the braking pressure. To cope with motor position sensor faults in the PMSM drive, a braking pressure controller based on an open-loop speed control method for the PMSM was proposed. The magnitude of the current vector was determined from the target braking pressure, and motor rotational speed was derived from the pressure control error to build up the braking pressure. The position offset of the pump piston resulting from a leak in the hydraulic system is also compensated for using the open-loop speed control by moving the piston backward until it is blocked at the end of stroke position. The performance and stability of the proposed controller were experimentally verified. According to the results, the control algorithm can be utilized as an effective means of degraded control for electro-hydraulic brake systems in the case that a motor position sensor fault occurs.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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