机床与液压

作者：高有山，唐光伟，闫政，张梦圆，孙浩然

单位：太原科技大学机械工程学院；太原科技大学机械工程学院；晋中学院机械系；太原科技大学机械工程学院；太原科技大学机械工程学院

关键词：泵阀联控;改进型滑模自抗扰控制;马达回转速度;锚杆钻机

基金：中央引导地方科技发展资金项目（YDZJSX2022C030）；山西省留学人员科技活动择优资助项目（20240021）

针对锚杆钻机在复杂煤巷钻锚支护作业中，因围岩性状多变导致马达转速调节不及时而引起的钻头磨损与卡钻问题，提出一种泵阀联合控制策略，并构建泵阀联合控制系统。在阀控部分，针对回转系统的非线性和未建模扰动，设计改进型滑模自抗扰控制器（SM-ADRC），利用扩张状态观测器估计并补偿系统总扰动，结合改进的趋近律滑模控制提高响应性和鲁棒性。在泵控部分，伺服电动机转速环采用一阶线性自抗扰控制（LADRC）以提升启动快速性和抗扰能力。为实现动力源与负载的流量匹配，引入基于灰色预测的负载流量预测模型，动态调节伺服电动机转速。此外，在系统中增设蓄能器以补偿负载突变时的流量需求。通过AMESim与Simulink搭建联合仿真模型，并在两种典型工况（围岩硬度系数突变、瞬时负载扰动）下与PID控制策略进行对比验证。结果表明：基于负载流量预测的泵控系统能使绝大部分输出流量用于负载马达回转，稳压阀溢流仅占5.82%，实现了流量的高效利用；在阀控部分，改进型SM-ADRC在围岩硬度系数由f=4突变至f=8时，马达转速超调量小于PID控制，调整时间略长但综合控制性能更优；在f=6工况下施加18 N·m瞬时扰动时，SM-ADRC控制的马达转速波动更小，稳定时间较PID控制缩短6.4%；在泵控部分，LADRC相较于PID控制使电动机转速响应时间减少10.6%，超调量降低1.8%；蓄能器有效平抑了系统压力和流量冲击，并在负载突变时快速补充流量，提升了系统动态响应能力。

来源：2026年第1期

《机床与液压》期刊编辑部

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