基于数字孪生的比例变量柱塞泵云控制

摘要：

针对变量柱塞泵全寿命周期内出现的磨损、阻尼变化等因素导致的性能劣化问题,提出了一种基于数字孪生的变量柱塞泵云端优化控制方法,以实现泵在全寿命周期内保持良好的控制性能.首先,比例变量柱塞泵的控制模型采用基于状态控制的LQ最优控制(Linear Quadratic Optimal Control),该模型分别布置到云服务器和泵端嵌入式控制器中.然后,泵端嵌入式控制器在进行实时控制的同时也定时将采集到的传感器参数以及模型中的状态参数送至云服务器,云服务器保存泵的目前及历史数据,并基于遗传算法定期进行柱塞泵控制参数的优化.最后,云服务器将模型参数和定期优化获得的控制参数再发送至泵端嵌入式控制器,从而实现了云端与泵端模型的孪生,且在全寿命周期内模型随柱塞泵的状态而变,不仅可反映泵的当前状态,而且LQ控制器与泵的当前状态相适应可将泵的性能维持在最佳状态.以柱塞泵油温导致的阻尼变化为研究对象,进行了仿真研究.结果表明,当温度导致系统阻尼变化时,所提方法可使流量阶跃响应超调量始终保持在0.5％以下,与固定参数的方法相比,超调量降低了 89％～96％.结合参数优化控制实验结果,验证了所提基于数字孪生模型的云端优化控制方法的有效性.

关键词：变量柱塞泵、数字孪生、全寿命周期、LQ优化控制

所属期刊栏目：42

分类号：TH137;TP249

资助基金：国家重点研发计划2018YFB2001101

在线出版日期：2022-12-23（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：1-6,13