机床与液压

作者：刘道杰，王启武，李昱，高建波，治文辉，董果凤

单位：齐鲁工业大学（山东省科学院）山东省科学院激光研究所；齐鲁工业大学（山东省科学院）山东省科学院激光研究所；齐鲁工业大学（山东省科学院）山东省科学院激光研究所；齐鲁工业大学（山东省科学院）山东省科学院激光研究所；齐鲁工业大学（山东省科学院）山东省科学院激光研究所；齐鲁工业大学（山东省科学院）山东省科学院激光研究所

关键词：泵控直驱;自适应模型预测控制;压力控制;在线辨识;负载弹性系数

基金：山东省重点研发计划(重大科技创新工程) (2023CXGC010210)；齐鲁工业大学(山东省科学院)德州中试项目(2022DZZS02)；山东省自然科学基金面上项目(ZR2023ME050)；科技型中小企业创新能力提升工程(2023TSGC0241)

为提高泵控直驱液压缸压力控制精度与响应速度、避免模型失配导致的动态性能衰减，提出一种压力自适应模型预测控制（AMPC）方法。为了提高控制精度与响应速度，压力控制采用电机转矩输出的自适应模型预测控制，通过离散状态空间模型构建代价函数，直接输出最优电机转矩参考值，规避了传统转速控制环路的延迟。为了提高模型预测控制的鲁棒性，采用具有遗忘因子的递归最小二乘法（FFRLS）辨识负载弹性系数，实时更新模型参数。电机转矩控制采用广义双矢量模型预测电流控制（GTV-MPCC）。为了验证AMPC-FFRLS控制策略的有效性，构建高细节度联合仿真模型，设计4组仿真试验，并于传统方法进行对比。结果表明：GTV-MPCC能够有效提高电流内环带宽，减小转矩脉动；FFRLS能够精准跟踪参数；在负载弹性系数失配时，常规MPC输出的转矩大幅振荡，稳态误差较大；PID仍能有效控制压力，但其超调约为10.5%，上升时间约为70 ms；AMPC-FFRLS方法基本无超调，上升时间为50 ms；腔体容积偏离预设值的工况下，常规MPC控制器由于模型参数偏差较大，输出的转矩大幅振荡，稳态时间变长，稳态误差变大，而AMPC-FFRLS方法由于动态调整模型预测控制所需腔体容积参数，仍能保持较好动态性能。AMPC-FFRLS方法显著提高了泵控直驱系统响应速率，能精准跟踪液压缸参考压力。

来源：2026年第1期

《机床与液压》期刊编辑部

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