Impedance control of a hydraulic servomechanism

Abstract

No presente trabalho é proposto e implementado um controlador de impedância baseado na posição para o controlo de um cilindro, instalado numa prensa hidráulica, comandado por uma servoválvula actuada por solenóide. Foram inicialmente desenvolvidos controladores de posição, controlador PID e controlador baseado em lógica difusa, com os requisitos de precisão adequados à implementação do controlador de impedância baseado na posição. O filtro de impedância foi colocado na malha de realimentação de força para modificar a trajectória do actuador hidráulico de acordo com o comportamento especificado. Simultaneamente com as experiências na prensa hidráulica, o controlo de impedância foi experimentado em ambiente totalmente simulado recorrendo a um modelo não linear de todo o sistema hidráulico (cilindro + servoválvula). Foram realizadas várias experiências em espaço livre e em contacto com o ambiente. Foram conseguidos resultados satisfatórios em ambas as situações bem como na transição de não-contacto para contacto com o ambiente.

ABSTRACT: A position-based impedance controller is proposed and demonstrated on an existing hydraulic press with a two-way vertically mounted hydraulic cylinder driven by a servo-solenoid valve. A proportional-integral-derivative (PID) controller and a Fuzzy Logic Controller (FLC) are primarily developed to meet the accurate positioning requirements of the impedance control formulation. The impedance filter was placed in force-feedback loop to modify a desired trajectory of the hydraulic actuator according to a specified behavior. Simultaneously with the experiment conducted on the real hydraulic press, impedance control was performed in computer simulation with the use of a nonlinear model of the whole hydraulic system (cylinder + servo solenoid valve). Experiments were carried out in free space and with environmental contact. Satisfactory results were achieved in both situations, as well as in noncontact/ contact transition.