CN108916142B - 大型液压顶升系统同步控制稳定性分析方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种大型液压顶升系统同步控制稳定性分析方法及系统，包括服务器和多个液压系统，每一个液压系统包括控制器和顶升机构，通过控制器控制顶升机构的状态，每一个液压系统相对于其他液压系统的领导者液压系统，其他液压系统为追随者液压系统；服务器发送顶升控制信号给一个领导者液压系统；追随者液压系统追踪相对应的领导者液压系统的状态；当属于同一领导者液压系统的一个追随者液压系统失去与其他追随者液压系统的通讯时，判定一个追随者液压系统失效；去除失效的追随者液压系统，更新有效的追随者液压系统的状态，使得液压顶升系统重新达到均衡。上述方法和系统适用于顶升机构无法移动的环境的大型液压顶升系统同步稳定性控制。

Description

大型液压顶升系统同步控制稳定性分析方法及系统

技术领域

本发明涉及液压控制技术领域，尤其涉及一种大型液压顶升系统同步控制稳定性分析方法及系统。

背景技术

大规模液压系统广泛应用在大型建筑的应用中，它的功能是完成同步顶升等大型复杂的任务。在实际应用时，多个顶升机构的初始布置位置是经过受力分析，载荷均衡计算后确定的。但是由于种种原因顶升机构中部分液压系统可能出现故障，在此情况下继续完成同步顶升任务是一项需要解决的工程问题。

现有技术中，通常采用报警子程序始终对系统进行不停地检测，如出现故障或遇到紧急情况，则立刻报警，并将系统停止进行原因分析，分析之后对受力进行重新分布，这种方法一般用于部分工作环境，在顶升机构无法移动的环境下将不能重新进行受力分配，所以原有技术在某些环境中将会失效。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种适用于顶升机构无法移动的环境的大型液压顶升系统同步控制稳定性分析方法及系统。

根据本发明的一个方面，提供一种大型液压顶升系统同步控制稳定性分析方法，分析服务器控制液压系统进行顶升的稳定性，每一个液压系统包括控制器和顶升机构，通过控制器控制顶升机构的状态，所述分析方法包括：

每一个液压系统自己设置为领导者液压系统，其他液压系统设置为追随者液压系统；

服务器发送顶升控制信号给一个领导者液压系统；

追随者液压系统根据下式(1)追踪相对应的领导者液压系统的状态，

其中，i为追随者液压系统的索引，O为领导者液压系统的索引，t表示时间，u_i(t)表示领导者液压系统对应的第i个追随者液压系统的控制输入，γ＞0是控制器参数，d_i(σ(t))代表第i个追随者液压系统在t时刻与领导者液压系统的通讯关系，d_i(σ(t))＝1表示第i个追随者液压系统与领导者液压系统在t时刻通讯，否则d_i(σ(t))＝0，y_i(t)表示第i个追随者液压系统的顶升机构的输出位移，y_j(t)表示第j个追随者液压系统的顶升机构的输出位移，y_o(t)表示领导者液压系统的顶升机构的输出位移，a_ij(σ(t))代表第i个追随者液压系统与第j个追随者液压系统在t时刻的通讯关系，a_ij(σ(t))＝1代表领导者液压系统对应的第i个追随者液压系统与第j个追随者液压系统在t时刻通讯，否则a_ij(σ(t))＝0，N_σ(t)代表领导者液压系统对应的有效的追随者液压系统数量；

当属于同一领导者液压系统的一个追随者液压系统失去与其他追随者液压系统的通讯时，判定所述一个追随者液压系统失效，否则不失效；

去除失效的追随者液压系统，通过公式(1)重新更新有效的追随者液压系统的状态，使得液压顶升系统重新达到均衡。

根据本发明的另一个方面，提供一种大型液压顶升系统同步控制稳定性分析系统，包括多个液压系统和服务器，每一个液压系统包括控制器和顶升机构，通过控制器控制顶升机构的状态，其中，还包括：

设定模块，每一个液压系统自己设置为领导者液压系统，其他液压系统设置为追随者液压系统，设定一个领导者液压系统接收服务器发送的顶升控制信号；

追踪模块，追随者液压系统根据下式(1)追踪相对应的领导者液压系统的状态，

其中，i为追随者液压系统的索引，O为领导者液压系统的索引，t表示时间，u_i(t)表示领导者液压系统对应的第i个追随者液压系统的控制输入，γ＞0是控制器参数，d_i(σ(t))代表第i个追随者液压系统在t时刻与领导者液压系统的通讯关系，d_i(σ(t))＝1表示第i个追随者液压系统与领导者液压系统在t时刻通讯，否则d_i(σ(t))＝0，y_i(t)表示第i个追随者液压系统的顶升机构的输出位移，y_j(t)表示第j个追随者液压系统的顶升机构的输出位移，y_o(t)表示领导者液压系统的顶升机构的输出位移，a_ij(σ(t))代表第i个追随者液压系统与第j个追随者液压系统在t时刻的通讯关系，a_ij(σ(t))＝1代表领导者液压系统对应的第i个追随者液压系统与第j个追随者液压系统在t时刻通讯，否则a_ij(σ(t))＝0，N_σ(t)代表领导者液压系统对应的有效的追随者液压系统数量；

判断模块，包括第一判断单元，当属于同一领导者液压系统的一个追随者液压系统失去与其他追随者液压系统的通讯时，判定所述一个追随者液压系统失效，否则不失效；

稳定性调整模块，去除失效的追随者液压系统，通过公式(1)重新更新有效的追随者液压系统的状态，使得液压顶升系统重新达到均衡。

上述同步控制稳定性分析方法及系统包括多个带顶升机构的液压系统，无线数据传输的分布式控制器组成。在顶升过程中，顶升机构可能会发生故障。一旦顶升机构发生故障，顶升点的数量和通信拓扑结构将在不同的时间间隔内发生变化。考虑到某些特定环境下在工作过程中液压执行器无法进行移动，但是又要求工作不能中断采用切换技术对顶升同步进行稳定性分析。液压系统通过无线数据传输单元从周围接收到的其他液压系统的信息进行分布式控制，而不是来自集中式控制站的直接参考信号。基于Lyapunov稳定性理论和切换技术，提出了实现了液压顶升系统与出现顶升支点故障时仍能实现顶升同步的稳定性分析方法，同步误差可以减小到所需的最小值，进而达到个别执行器故障情况下依然可以继续稳定工作的目的，既提高了工作效率，又节省了检修时间。

附图说明

通过结合下面附图对其实施例进行描述，本发明的上述特征和技术优点将会变得更加清楚和容易理解。

图1是本发明所述大型液压顶升系统同步控制稳定性分析系统的构成框图的示意图；

图2是本发明所述大型液压顶升系统同步控制稳定性分析系统的示意图；

图3是本发明所述大型液压顶升系统同步控制稳定性分析方法的流程图的示意图；

图4是本发明所述大型液压顶升系统同步控制稳定性分析系统的多个液压系统的通讯拓扑结构断开的示意图；

图5是本发明所述大型液压顶升系统同步控制稳定性分析系统一个具体实施例的示意图；

图6是本发明所述追随者液压系统出现故障，通过更新有效的追随者液压系统的状态，使得液压顶升系统重新达到平衡的示意图；

图7是本发明所述追随者液压系统出现故障，其他追随者液压系统被孤立的示意图。

在附图中，相同的附图标记指示相似或相应的特征或功能。

具体实施方式

下面将参考附图来描述本发明所述的实施例。本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式或其组合对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。

图1是本发明所述大型液压顶升系统同步控制稳定性分析系统的构成框图的示意图，图2是本发明所述大型液压顶升系统同步控制稳定性分析系统的示意图，如图1和2所示，所述大型液压顶升系统同步控制稳定性分析系统包括：

多个液压系统1，每一个液压系统包括控制器和顶升机构，通过控制器和相邻的其他液压系统通信，通过控制器控制顶升机构的顶升状态；

设定模块2，设定每一个液压系统是相对于其他液压系统的领导者液压系统1＇，所述其他液压系统为追随者液压系统1＂；

服务器3，发送顶升控制信号给一个液压系统，该液压系统的控制器接收到服务器的顶升控制信号后，顶升机构进行相应的上下位移操作，此时所述液压系统作为领导者液压系统1＇，其相邻的能够相互通讯的第一批追随者液压系统1＂追随所述领导者液压系统1＇的状态，第一批追随者液压系统1＂各自作为其相邻的第二批追随者液压系统1＂的领导者液压系统1＇，也就是说，第二批追随者液压系统1＂追踪第一批追随者液压系统1＂的状态，依次类推，直到大型液压顶升系统达到同一顶升状态；

追踪模块4，追随者液压系统1＂根据下式(1)追踪相对应的领导者液压系统1＇的状态，

其中，i为追随者液压系统1＂的索引，O为领导者液压系统1＇的索引，t表示时间，u_i(t)表示领导者液压系统1＇对应的第i个追随者液压系统1＂的控制输入，γ＞0是控制器参数，d_i(σ(t))代表第i个追随者液压系统1＂与领导者液压系统1＇在t时刻的通讯关系，d_i(σ(t))＝1表示第i个追随者液压系统1＂与领导者液压系统1＇在t时刻通讯，否则d_i(σ(t))＝0，y_i(t)表示第i个追随者液压系统1＂的顶升机构的输出位移，y_j(t)表示第j个追随者液压系统1＂的顶升机构的输出位移，y_o(t)表示领导者液压系统1＇的顶升机构的输出位移，a_ij(σ(t))代表第i个追随者液压系统1＂与第j个追随者液压系统1＂在t时刻的通讯关系，a_ij(σ(t))＝1代表领导者液压系统1＇对应的第i个追随者液压系统1＂与第j个追随者液压系统1＂在t时刻通讯，否则a_ij(σ(t))＝0，N_σ(t)代表领导者液压系统1＇对应的有效的追随者液压系统1＂数量；

判断模块5，包括第一判断单元51，当属于同一领导者液压系统1＇的一个追随者液压系统1＂失去与其他追随者液压系统1＂的通讯时，判定所述一个追随者液压系统1＂失效，否则不失效；

稳定性调整模块6，去除失效的追随者液压系统1＂，通过公式(1)重新更新有效的追随者液压系统1＂的状态，使得液压顶升系统重新达到均衡。

在本发明的一个实施例中，判断模块5还包括条件设定单元52，当追随者液压系统1＂出现失效时，设定能够通过稳定性调整模块使得液压系统重新达到稳定的前提条件，其中,所述条件设定单元52包括：

第一条件设定子单元521，设定第一前提条件为：发生失效的追随者液压系统1＂周围的通信拓扑结构连通；

第二条件设定子单元522，设定第二前提条件为：发生失效的液压系统的数量需不大于最大允许数量，所述最大允许数量根据下式(2)确定

N_m＝N-ceil(W_L/W) (2)

其中，N为液压系统总数，W_L为顶升重物的重量，W为每个液压系统的最大顶升重量，N_m为发生失效的液压系统的最大允许数量，ceil(W_L/W)指小于W_L/W的最大整数；

第三条件设定子单元523，设定第三前提条件为：追随者液压系统1＂失效时，控制参数需满足下式(3)，

其中，λ_max(·)表示矩阵最大特征值，A为系统状态矩阵，β_e流体的体积模量，A_c液压缸体的环面积，K_c流量压力系数，V_t为液压缸油腔总容积，m为液压缸和负载等效质量，B为输入矩阵，K_a等效面积计的流量系数，C＝[1 0 0]，C为输出矩阵， 为N_σ(t)阶单位矩阵， 为液压系统间通信拓扑结构的Laplacian矩阵，I₃为三阶单位矩阵，l_f为满足利普希茨条件的常数；

第四条件设定子单元524，液压系统发生故障的最小间隔时间需满足下式(4)

其中，T_min为最小允许失效间隔时间，

优选地，所述条件设定单元还包括：

系统误差获得子单元525，根据下式(5)分别获得在故障发生前一时刻和后一时刻的各液压系统的整体同步误差

其中，x为顶升机构的状态，包含顶升机构输出位移、速度和加速度，δ_x(t)为整体状态误差，为的一阶导数，δ_y(t)为整体位移误差，f_i(t)＝f(x_i,t)-f(x₀,t)是时刻t时第i个追随者液压系统1＂与领导者液压系统1＇的非线性动态误差，t_g为发生故障的时刻；

第五条件设定子单元526，设定第五前提条件为：

追随者液压系统1＂失效时前一时刻的整体位移误差和后一时刻的整体位移误差需满足下式(6)

其中，t_g ^-为失效前一时刻，t_g ⁺为失效后一时刻，||δ_y(t_g ^-)||为失效前一时刻的整体位移误差的范数，||δ_y(t_g ⁺)||为失效后一时刻的整体位移误差的范数，μ为失效时造成的系统误差跳变量。

上述实施例中的“第一”、第二”、第三”、第四”、“第五”只是为了区别不同的条件，不能理解为对先后顺序的限定。

图3是本发明所述大型液压顶升系统同步控制稳定性分析方法的流程示意图，如图3所示，所述稳定性分析方法分析服务器控制液压系统进行顶升的稳定性，每一个液压系统包括控制器和顶升机构，通过控制器控制顶升机构的状态，所述稳定性分析方法包括：

步骤S1,每一个液压系统自己设置为领导者液压系统1＇，其他液压系统设置为追随者液压系统1＂；

步骤S2,服务器发送顶升控制信号给一个领导者液压系统1＇；

步骤S3,追随者液压系统1＂根据下式(1)追踪相对应的领导者液压系统1＇的状态，

其中，i为追随者液压系统1＂的索引，O为领导者液压系统1＇的索引，t表示时间，u_i(t)表示领导者液压系统1＇对应的第i个追随者液压系统1＂的控制输入，γ＞0是控制器参数，d_i(σ(t))代表第i个追随者液压系统1＂与领导者液压系统1＇在t时刻的通讯关系，d_i(σ(t))＝1表示第i个追随者液压系统1＂与领导者液压系统1＇在t时刻通讯，否则d_i(σ(t))＝0，y_i(t)表示第i个追随者液压系统1＂的顶升机构的输出位移，y_j(t)表示第j个追随者液压系统1＂的顶升机构的输出位移，y_o(t)表示领导者液压系统1＇的顶升机构的输出位移，a_ij(σ(t))代表第i个追随者液压系统1＂与第j个追随者液压系统1＂在t时刻的通讯关系，a_ij(σ(t))＝1代表领导者液压系统1＇对应的第i个追随者液压系统1＂与第j个追随者液压系统1＂在t时刻通讯，否则a_ij(σ(t))＝0，N_σ(t)代表领导者液压系统1＇对应的有效的追随者液压系统1＂数量；

步骤S4,当属于同一领导者液压系统1＇的一个追随者液压系统1＂失去与其他追随者液压系统1＂的通讯时，判定所述一个追随者液压系统1＂失效，否则不失效；

步骤S5,去除失效的追随者液压系统1＂，通过公式(1)重新更新有效的追随者液压系统1＂的状态，使得液压顶升系统重新达到均衡。

在本发明的一个优选实施例中，上述大型液压顶升系统同步控制稳定性分析方法包括：

步骤S10,对液压系统中服务器对液压系统，相邻液压系统之间的控制关系建模，建立液压顶升机构的动态模型以及分布式控制模型；

步骤S20，从实用及理论角度出发给出适用的整体顶升机构稳定性定义；

步骤S30,利用拓扑理论，李普希兹条件，Lyapunov能量函数方法以及切换理论确定实用的稳定判据。

在步骤S10中，包括：

步骤S11,液压升降子系统主要是阀控缸。液压缸的动态采用下式进行建模

Q_L＝K_aA_e-K_cp_L,

其中,Q_L是加载流量,K_a等效面积计的流量系数，A_e是等效面积，K_c流量压力系数，C_tc流体泄漏系数,p_L是压力载荷，A_c液压缸体的环面积，F_g液压缸的输出力，m_p液压缸质量，m_L负载质量，β_e流体的体积模量，B＝B_c+B_L粘性摩擦系数,y为顶升机构的输出位移。

步骤S12,根据下式对阀控液压缸进行建模，

y＝Cx,

其中为系统状态的一阶导数，f为非线性项。

步骤S13，由于直接控制输入是电压或电流信号，并且通常与等效面积A_e线性相关，可以定义控制器u＝K_uA_e，据此得到第i个液压系统的数学模型是

y_i(t)＝Cx_i(t),

C＝[1 0 0].

其中，x_i(t)为第i个液压系统状态量，u_i(t)为第i个液压系统系统控制输入，f(x_i,t)为第i个子系统非线性项，A为系统状态矩阵，V_t为液压缸油腔总容积，m为液压缸和负载等效质量，B为输入矩阵，C为输出矩阵。

步骤S14,由于每个液压系统都能与其通讯范围内的其他液压系统进行信息交互，每一个液压系统自己设置为领导者液压系统1＇，其他液压系统设置为追随者液压系统1＂；服务器发送顶升控制信号给一个领导者液压系统1＇；

追随者液压系统1＂根据下式(1)追踪相对应的领导者液压系统1＇的状态，也就是说所以第i个液压顶升子系统的分布式同步控制器的模型为

其中，i为追随者液压系统1＂的索引，O为领导者液压系统1＇的索引，t表示时间，u_i(t)表示领导者液压系统1＇对应的第i个追随者液压系统1＂的控制输入，γ＞0是控制器参数，d_i(σ(t))代表第i个追随者液压系统1＂与领导者液压系统1＇在t时刻的通讯关系，d_i(σ(t))＝1表示第i个追随者液压系统1＂与领导者液压系统1＇在t时刻通讯，否则d_i(σ(t))＝0，y_i(t)表示第i个追随者液压系统1＂的顶升机构的输出位移，y_j(t)表示第j个追随者液压系统1＂的顶升机构的输出位移，y_o(t)表示领导者液压系统1＇的顶升机构的输出位移，a_ij(σ(t))代表第i个追随者液压系统1＂与第j个追随者液压系统1＂在t时刻的通讯关系，a_ij(σ(t))＝1代表领导者液压系统1＇对应的第i个追随者液压系统1＂与第j个追随者液压系统1＂在t时刻通讯，否则a_ij(σ(t))＝0，N_σ(t)代表领导者液压系统1＇对应的有效的追随者液压系统1＂数量。

在步骤S20中，包括：

步骤S21，当属于同一领导者液压系统1＇的一个追随者液压系统1＂失去与其他追随者液压系统1＂的通讯时，判定所述一个追随者液压系统1＂失效，否则不失效；

步骤S22中，根据下式(5)分别获得在故障发生前一时刻和后一时刻的各液压系统的整体同步误差

其中，x为顶升机构的状态，包含顶升机构输出位移、速度和加速度，δ_x(t)为整体状态误差，为的一阶导数，δ_y(t)为整体位移误差，f_i(t)＝f(x_i,t)-f(x₀,t)是时刻t时第i个追随者液压系统1＂与领导者液压系统1＇的非线性动态误差，t_g为发生故障的时刻；

在步骤S23中，在故障发生时刻，液压系统的数量发生改变，则通讯拓扑的拉普拉斯矩阵也发生了变化，在整个顶升过程中液压系统数量不一致，所以比较同步误差的范数已经不再适用，追随者液压系统1＂失效时前一时刻的整体位移误差和后一时刻的整体位移误差需满足下式(6)

其中，为失效前一时刻，为失效后一时刻，为失效前一时刻的整体位移误差的范数，为失效后一时刻的整体位移误差的范数，μ为失效时造成的系统误差跳变量；

在步骤S24中，对于具有多个液压子系统的大型液压顶升系统发生故障时，判断液压顶升系统是否符合下述四个条件，若液压顶升系统符合下述四个条件时，通过重新更新有效的追随者液压系统1＂的状态，使得液压顶升系统重新达到均衡，也就是说，保证同步的必要条件包括：

步骤S241,发生失效的追随者液压系统1＂周围的通信拓扑结构连通，由于液压系统由分布式控制器控制，分布式控制器设计有相邻顶升支点感测到的信息，因此应连接通信拓扑，但是仅限于部分情况，例如图4中位于角落中的液压系统的两个相邻液压系统均发生故障，则此时角落液压系统则被孤立；

步骤S242,发生失效的液压系统的数量需不大于最大允许数量，所述最大允许数量根据下式(2)确定

N_m＝N-ceil(W_L/W) (2)

其中，N为液压系统总数，W_L为顶升重物的重量，W为每个液压系统的最大顶升重量，N_m为发生失效的液压系统的最大允许数量，ceil(W_L/W)指小于W_L/W的最大整数；

步骤S243,在时间间隔[t_g,t_g+1)，g＝1,2....的液压系统的控制参数需满足下式(3)，

其中，λ_max(·)表示矩阵最大特征值， 为N_σ(t)阶单位矩阵， 为液压系统间在时间间隔[t_g,t_g+1)内通信拓扑结构的Laplacian矩阵，I₃为三阶单位矩阵，l_f为满足利普希茨条件的常数；

步骤S244,液压系统发生故障的最小间隔时间需满足下式(4)

其中，T_min为最小允许失效间隔时间，

在步骤S30中，包括：

在步骤S31中，由于用同步误差的总和来测量同步性能已不再合适，设计二次型的平均同步误差函数：

对二次型平均同步误差进行右上Dini导数的变换，得到下式

根据李普希兹条件，可以进一步得到

右上Dini导数小于零，液压系统渐近稳定。

在步骤S32中，不失一般性，令t₀＝0，则

考虑到步骤S22,在切换时刻t₁和t₂，推导出

迭代这个不等式直到t∈[t_g+1,t_g+2),g∈N，则

由g＝t/T_min，可以推导出

根据步骤S244可以直接得到在t→∞时，V_g+1(t)渐近趋向于零，再根据正定lyapunov函数可以推导得出下式，所以液压顶升同步误差收敛到零，

其中，为初始时刻的有效液压系统的数量。

在本发明的一个具体实施例中，如图5所示，大规模液压顶升系统包括七个液压系统和一个服务器，液压系统的顶升机构的参数包括：

活塞直径：35mm

杆直径：12mm

冲程：1m

死区：200cm^3

整体移动质量：80kg

泵排量：35cc/rev

泵的典型转速：1000/分钟

阀门自然频率：200HZ

阀门阻尼比：0.7

阀额定电流：180mA

阀门最大开启时流量：50L/min

液压系统动态特定值如下

非线性函数可以定义为

因此l_f＝0.1。

0#液压系统作为领导者液压系统，1#-6#液压系统作为追随者液压系统，图6表示3#液压系统在70s发生故障的情况下的同步性能，很明显，当发生故障时，液压顶升系统的起升同步会受到影响。但是，同步误差仍然在一个小范围内。在图7中，假设5#液压系统在30s时出现故障并且3#液压系统在70s时出现故障，从70s起，6#液压系统不能再接收来自其他液压系统的信息，然后被隔离，因此，第6个液压缸的输出在与其他液压缸隔离的时刻保持不变。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种大型液压顶升系统同步控制稳定性分析方法，服务器发送顶升控制信号给液压系统，分析液压系统顶升的稳定性，每一个液压系统包括控制器和顶升机构，通过控制器控制顶升机构的状态，其特征在于，包括：

每一个液压系统自己设置为领导者液压系统，其他液压系统设置为追随者液压系统；

服务器发送顶升控制信号给一个领导者液压系统；

追随者液压系统根据下式(1)追踪相对应的领导者液压系统的状态，

其中，i为追随者液压系统的索引，O为领导者液压系统的索引，t表示时间，u_i(t)表示领导者液压系统对应的第i个追随者液压系统的控制输入，γ＞0是控制器参数，d_i(σ(t))代表第i个追随者液压系统在t时刻与领导者液压系统的通讯关系，d_i(σ(t))＝1表示第i个追随者液压系统与领导者液压系统在t时刻通讯，否则d_i(σ(t))＝0，y_i(t)表示第i个追随者液压系统的顶升机构的输出位移，y_j(t)表示第j个追随者液压系统的顶升机构的输出位移，y_o(t)表示领导者液压系统的顶升机构的输出位移，a_ij(σ(t))代表第i个追随者液压系统与第j个追随者液压系统在t时刻的通讯关系，a_ij(σ(t))＝1代表领导者液压系统对应的第i个追随者液压系统与第j个追随者液压系统在t时刻通讯，否则a_ij(σ(t))＝0，N_σ(t)代表领导者液压系统对应的有效的追随者液压系统数量；

当属于同一领导者液压系统的一个追随者液压系统失去与其他追随者液压系统的通讯时，判定所述一个追随者液压系统失效，否则不失效；

去除失效的追随者液压系统，通过公式(1)重新更新有效的追随者液压系统的状态，使得液压顶升系统重新达到均衡。

2.根据权利要求1所述的大型液压顶升系统同步控制稳定性分析方法，其特征在于，当追随者液压系统出现失效时，还包括判断液压顶升系统的系统稳定性的步骤，判断液压系统是否符合下述四个条件，若液压系统符合下述四个条件时，通过重新更新有效的追随者液压系统的状态，使得液压顶升系统重新达到均衡：

发生失效的追随者液压系统周围的通信拓扑结构连通；

发生失效的液压系统的数量需不大于最大允许数量，所述最大允许数量根据下式(2)确定

N_m＝N-ceil(W_L/W) (2)

其中，N为液压系统总数，W_L为顶升重物的重量，W为每个液压系统的最大顶升重量，N_m为发生失效的液压系统的最大允许数量，ceil(W_L/W)指小于W_L/W的最大整数；

追随者液压系统失效时，控制参数需满足下式(3)，

其中，λ_max(·)表示矩阵最大特征值，A为系统状态矩阵，β_e流体的体积模量，A_c液压缸体的环面积，K_c流量压力系数，V_t为液压缸油腔总容积，m为液压缸和负载等效质量，B为输入矩阵，K_a等效面积计的流量系数，C＝[10 0]，C为输出矩阵， 为N_σ(t)阶单位矩阵， 为液压系统间通信拓扑结构的Laplacian矩阵，I₃为三阶单位矩阵，l_f为满足利普希茨条件的常数；

液压系统发生故障的最小间隔时间需满足下式(4)

其中，T_min为最小允许失效间隔时间，μ为失效时造成的系统误差跳变量。

3.根据权利要求2所述的大型液压顶升系统同步控制稳定性分析方法，其特征在于，当追随者液压系统失效时，系统稳定性的条件还包括：

根据下式(5)分别获得在故障发生前一时刻和后一时刻的各液压系统的整体同步误差

其中，x为顶升机构的状态，包含顶升机构输出位移、速度和加速度，δ_x(t)为整体状态误差，为整体状态误差的一阶导数，δ_y(t)为整体位移误差，f_i(t)＝f(x_i,t)-f(x₀,t)是时刻t时第i个追随者液压系统与领导者液压系统的非线性动态误差，t_g为发生故障的时刻；

追随者液压系统失效时前一时刻的整体位移误差和后一时刻的整体位移误差需满足下式(6)

其中，t_g ^-为失效前一时刻，t_g ⁺为失效后一时刻，‖δ_y(t_g ^-)‖为失效前一时刻的整体位移误差的范数，‖δ_y(t_g ⁺)‖为失效后一时刻的整体位移误差的范数，μ为失效时造成的系统误差跳变量。

4.一种大型液压顶升系统同步控制稳定性分析系统，包括多个液压系统和服务器，每一个液压系统包括控制器和顶升机构，通过控制器控制顶升机构的状态，其特征在于，还包括：

设定模块，每一个液压系统自己设置为领导者液压系统，其他液压系统设置为追随者液压系统，设定一个领导者液压系统接收服务器发送的顶升控制信号；

追踪模块，追随者液压系统根据下式(1)追踪相对应的领导者液压系统的状态，

其中，i为追随者液压系统的索引，O为领导者液压系统的索引，t表示时间，u_i(t)表示领导者液压系统对应的第i个追随者液压系统的控制输入，γ＞0是控制器参数，d_i(σ(t))代表第i个追随者液压系统在t时刻与领导者液压系统的通讯关系，d_i(σ(t))＝1表示第i个追随者液压系统与领导者液压系统在t时刻通讯，否则d_i(σ(t))＝0，y_i(t)表示第i个追随者液压系统的顶升机构的输出位移，y_j(t)表示第j个追随者液压系统的顶升机构的输出位移，y₀(t)表示领导者液压系统的顶升机构的输出位移，a_ij(σ(t))代表第i个追随者液压系统与第j个追随者液压系统在t时刻的通讯关系，a_ij(σ(t))＝1代表领导者液压系统对应的第i个追随者液压系统与第j个追随者液压系统在t时刻通讯，否则a_ij(σ(t))＝0，N_σ(t)代表领导者液压系统对应的有效的追随者液压系统数量；

判断模块，包括第一判断单元，当属于同一领导者液压系统的一个追随者液压系统失去与其他追随者液压系统的通讯时，判定所述一个追随者液压系统失效，否则不失效；

稳定性调整模块，去除失效的追随者液压系统，通过公式(1)重新更新有效的追随者液压系统的状态，使得液压顶升系统重新达到均衡。

5.根据权利要求4所述的大型液压顶升系统同步控制稳定性分析系统，其特征在于，所述判断模块还包括条件设定单元，当追随者液压系统出现失效时，设定能够通过稳定性调整模块使得液压系统重新达到稳定的前提条件，其中,所述条件设定单元包括：

第一条件设定子单元，设定第一前提条件为：发生失效的追随者液压系统周围的通信拓扑结构连通；

第二条件设定子单元，设定第二前提条件为：发生失效的液压系统的数量需不大于最大允许数量，所述最大允许数量根据下式(2)确定

N_m＝N-ceil(W_L/W) (2)

其中，N为液压系统总数，W_L为顶升重物的重量，W为每个液压系统的最大顶升重量，N_m为发生失效的液压系统的最大允许数量，ceil(W_L/W)指小于W_L/W的最大整数；

第三条件设定子单元，设定第三前提条件为：追随者液压系统失效时，控制参数需满足下式(3)，

其中，λ_max(·)表示矩阵最大特征值，A为系统状态矩阵，β_e流体的体积模量，A_c液压缸体的环面积，K_c流量压力系数，V_t为液压缸油腔总容积，m为液压缸和负载等效质量，B为输入矩阵，K_a等效面积计的流量系数，C＝[10 0]，C为输出矩阵， 为N_σ(t)阶单位矩阵， 为液压系统间通信拓扑结构的Laplacian矩阵，I₃为三阶单位矩阵，l_f为满足利普希茨条件的常数；

第四条件设定子单元，液压系统发生故障的最小间隔时间需满足下式(4)

其中，T_min为最小允许失效间隔时间，μ为失效时造成的系统误差跳变量。

6.根据权利要求5所述的大型液压顶升系统同步控制稳定性分析系统，其特征在于，所述条件设定单元还包括：

系统误差获得子单元，根据下式(5)分别获得在故障发生前一时刻和后一时刻的各液压系统的整体同步误差

其中，x为顶升机构的状态，包含顶升机构输出位移、速度和加速度，δ_x(t)为整体状态误差，为一阶导数，δ_y(t)为整体位移误差，f_i(t)＝f(x_i,t)-f(x₀,t)是时刻t时第i个追随者液压系统与领导者液压系统的非线性动态误差，t_g为发生故障的时刻；

第五条件设定子单元，设定第五前提条件为：

追随者液压系统失效时前一时刻的整体位移误差和后一时刻的整体位移误差需满足下式(6)

其中，t_g ^-为失效前一时刻，t_g ⁺为失效后一时刻，‖δ_y(t_g ^-)‖为失效前一时刻的整体位移误差的范数，‖δ_y(t_g ⁺)‖为失效后一时刻的整体位移误差的范数，μ为失效时造成的系统误差跳变量。