基于改进趋近率的滑模变结构数字换向阀位置环控制仿真研究

来源：机械工程学报杂志2025年第24期北京时间：

作者：王晓晶, 张瑜轩, 张洋

单位：1. 北京建筑大学城市轨道交通车辆服役性能保障北京市重点实验室 北京 100044;2. 北京建筑大学北京市建筑安全监测工程技术研究中心 北京 100044;3. 哈尔滨理工大学机械动力工程学院 哈尔滨 150080

摘要：针对数字换向阀驱动系统对驱动电机参数变化过于敏感，抗负载扰动能力不强，以及传统P控制在高精度位置控制方面的不足，严重影响数字换向阀驱动系统的控制精度和稳定性等问题，提出一种改进趋近率的滑模变结构复合控制策略。为了满足高精度位置控制的需求，在该策略中，利用滑模控制的抗干扰和参数时变性，将滑模控制、预测自适应控制和最优控制相结合，设计数字换向阀的位置环控制器，实现系统的高精度、快速响应。仿真结果和试验结果表明，与传统P控制进行对比分析，所提出的位置环控制策略有效提高了系统的稳定性和精度，以及其改善系统抗干扰能力的有效性。该研究对于提升数字换向阀性能具有重要意义，并为类似系统的控制策略提供了理论指导。

关键词：数字换向阀,滑模控制,最优控制,滑模面,趋近率优化；

基金资助：国家自然科学基金(52375037);北京建筑大学杰出青年基金(GDRC20220801);北京建筑大学研究生创新基金(PG2023130)资助项目。