基于容腔調節的鋼軌打磨壓力控制系統

聶 蒙， 李建勇， 沈海闊

(北京交通大學機械與電子控制工程學院，北京100044)

早期的打磨列車在打磨壓力輸出方面大多采用液壓傳動的方式［1］. 氣動技術本身具有低成本、無污染以及高安全性等優勢，在鋼軌打磨方面有著逐漸取代液壓傳動系統的趨勢［2］. 在打磨作業過程中，由于車體晃動以及鋼軌自身不平順等原因，給壓力控制系統帶來強制擾動，導致打磨壓力波動，最終影響打磨質量甚至造成鋼軌損傷［3］. 而氣動系統固有的強非線性導致了控制打磨壓力波動的難度增大.研究鋼軌打磨過程中如何降低氣動系統壓力波動，對于設計鋼軌打磨列車以及提高鋼軌打磨質量有著重要的意義［4］.

學者們從改變氣動系統結構、提升氣動元件精度以及研究控制算法等方面開展研究，以獲得更高的壓力控制精度.文獻［5］在氣動位置伺服控制系統中引入壓力反饋，構建壓力觀測器以加快系統響應速度.文獻［6］為氣缸設計了滑模壓力控制器，通過設定較高的反饋系數來提高系統魯棒性. 文獻［7］利用PWM(pulse width modulation)脈沖控制啟動開關電磁閥來構建壓力控制系統.文獻［8］在電氣比例壓力閥控制系統中采用三階CARMA 模型描述實際系統，獲得較好的壓力響應特性. 文獻［9］用最小二乘法對壓力系統參數進行辨識，降低了系統超調量.

上述文獻都是在假定額定力負載的情況下進行壓力控制研究，對于強制擾動作用下的系統穩定控制研究較少.本文針對鋼軌打磨作業……