CN112068447A - 大型装备电液系统高精度鲁棒位置控制方法 - Google Patents

大型装备电液系统高精度鲁棒位置控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112068447A
CN112068447A CN202011053995.XA CN202011053995A CN112068447A CN 112068447 A CN112068447 A CN 112068447A CN 202011053995 A CN202011053995 A CN 202011053995A CN 112068447 A CN112068447 A CN 112068447A
Authority
CN
China
Prior art keywords
control
disturbance
value
hydraulic
precision
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202011053995.XA
Other languages
English (en)
Inventor
许文斌
朱旭
练斌
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Changsha Aeronautical Vocational and Technical College
Original Assignee
Changsha Aeronautical Vocational and Technical College
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Changsha Aeronautical Vocational and Technical College filed Critical Changsha Aeronautical Vocational and Technical College
Priority to CN202011053995.XA priority Critical patent/CN112068447A/zh
Publication of CN112068447A publication Critical patent/CN112068447A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B13/00—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
    • G05B13/02—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
    • G05B13/04—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric involving the use of models or simulators
    • G05B13/042—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric involving the use of models or simulators in which a parameter or coefficient is automatically adjusted to optimise the performance

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)

Abstract

本发明公开了一种大型装备电液系统高精度鲁棒位置控制方法，包括：S1、建立阀控非对称液压位置系统的系统数学模型，生成系统状态空间模型；S2、通过滑模函数得到系统控制律，包括
Figure DDA0002710383900000011
的标称值的等效控制和系统鲁棒切换控制；S3、通过滑模边界层厚度函数替代所述系统鲁棒切换控制中的符号函数，构建切换增益与扰动值的关系式；S4、构建非线性扰动观测器，通过所述非线性扰动观测器的扰动观测值替换所述扰动值，调整所述切换增益；S5、引入通过所述非线性扰动观测器误差得到的可变边界层厚度，系统获得最优的跟踪精度和平滑的控制输入。本发明有效减小系统颤振，抑制变化负载对系统性能的影响，提高系统鲁棒性和位置跟踪精度。

Description

大型装备电液系统高精度鲁棒位置控制方法
技术领域
本发明涉及液压控制技术领域，尤其涉及一种大型装备电液系统高精度鲁棒位置控制方法。
背景技术
阀控非对称缸电液系统由于具有响应速度快、定位准确、承载能力强等特点，广泛应用于工业机器人、航空飞行控制、自动化制造装备等高精度位置定位装置中。然而，由于电液系统本身的强非线性、时变的外部负载扰动，导致系统静动态特性非线性，易产生颤振和超调，从而影响系统鲁棒性和位置追踪精度。现有研究中有解决该问题的研究，比如，采用滑模控制降低系统抖振，提高系统跟踪性能；建立了液压驱动单元位置控制系统的扩张状态观测器和控制律，对控制系统扰动有一定的抑制作用，增强了系统稳定性，提高了系统受外界干扰时的控制精度；针对液压矫直机建立PID控制参数优化模型，利用动力驱动微粒群算法优化实现PID控制参数优化；针对电液压位置跟踪系统采用反演控制，提高位置跟踪性能；为提高快锻液压机的控制精度与响应速度，在传统锻压机四通道负载口独立控制与位置闭环控制原理的基础上，提出快锻液压机速度位置复合控制策略，实现高精度定位；提出了一种电液非线性并联控制算法，实现高速跟踪性能，降低能耗；针对比例溢流阀加载系统，设计了模糊PID的压力控制器和基于速度前馈的模糊PID位移控制策略，满足系统速度跟踪性能要求；针对电液伺服提出了自适应鲁棒控制，有效提高了系统的跟踪精度和性能；为了提高典型电液系统的加速度跟踪性能，提出了一种结合逆补偿技术和神经自适应控制器的实时加速度跟踪策略；利用神经元网络控制消除阀控非对称缸系统的非对称性，降低变化负载干扰影响，提高系统的响应精度，改善动态跟踪性能。以上控制在一定程度上改善了系统运行性能和提高了控制精度，但仅针对单一工况下进行验证，而对时变负载扰动缺少考虑。
发明内容
(一)要解决的技术问题
基于上述问题，本发明提供一种大型装备电液系统高精度鲁棒位置控制方法，针对125MN挤压机、300MN模锻水压机大型装备阀控非对称缸电液系统，考虑电液系统的外部固定或变化的负载扰动，提出一种带负载扰动观测器的自适应鲁棒位置控制，减小系统颤振，抑制变化负载对系统性能的影响，提高系统鲁棒性和位置跟踪精度。
(二)技术方案
基于上述的技术问题，本发明提供一种大型装备电液系统高精度鲁棒位置控制方法，包括以下步骤：
S1、建立阀控非对称液压位置系统的系统数学模型，生成系统状态空间模型：
Figure BDA0002710383880000021
Figure BDA0002710383880000031
其中，A1、A2分别为液压缸无杆腔和有杆腔面积，p1、p2分别为液压缸无杆腔和有杆腔压力，V1、V2分别为液压缸无杆腔和有杆腔体积，m等效质量，Fd等效外负载，y液压杆位移；
S2、通过滑模函数得到系统控制律，包括
Figure BDA0002710383880000032
的标称值的等效控制和系统鲁棒切换控制；
S3、通过滑模边界层厚度函数sat(S/φ)替代所述系统鲁棒切换控制中的符号函数sgn(S)，构建切换增益Q与扰动值D的关系式；
S4、构建非线性扰动观测器，通过所述非线性扰动观测器的扰动观测值
Figure BDA0002710383880000033
替换所述扰动值D，调整所述切换增益Q；
S5、通过所述非线性扰动观测器误差eD得到可变边界层厚度φ，
Figure BDA0002710383880000034
引入所述可变边界层厚度φ的系统获得最优的跟踪精度和平滑的控制输入。
进一步的，步骤S1中所述
Figure BDA0002710383880000035
其中，
Figure BDA0002710383880000036
Figure BDA0002710383880000037
Figure BDA0002710383880000038
Figure BDA0002710383880000039
为f(x)的标称值，Δf为扰动值，gmin，gmax分别为g(x)的下限和上限，
Figure BDA00027103838800000310
为g(x)的估计值，D为系统扰动之和，d(t)为系统外部负载扰动，xv比例伺服阀阀芯位移，u为比例伺服阀控制输入信号，kv为比例伺服阀增益，Cd为比例伺服阀流量系数，w为比例伺服阀开口度，ρ油液密度，E为液压油等效体积弹性模量，ps为液压泵输出压力。
进一步的，步骤S2中所述滑模函数为
S＝λ2e1+2λe2+e3，ei＝xi-xid，xid为系统状态期望值，i＝1，2，3，λ为正常数，取值以确保系统状态较好地跟踪期望值。
进一步的，步骤S2中所述系统控制律为
u＝un+us，
Figure BDA0002710383880000041
为
Figure BDA0002710383880000042
的标称值的等效控制，
Figure BDA0002710383880000043
为系统鲁棒切换控制，
其中，
Figure BDA0002710383880000044
Q为切换增益，调整Q的值以控制系统颤振；K为控制增益，调整K的值以调节系统响应速度；sgn(·)为符号函数。
进一步的，步骤S3中所述滑模边界层厚度函数sat(S/φ)替代所述系统鲁棒切换控制中的符号函数sgn(S)后的新的系统控制律为：
Figure BDA0002710383880000045
进一步的，步骤S3中所述的切换增益Q与扰动值D的关系式为：
Figure BDA0002710383880000046
式中：η为正常数，
Figure BDA0002710383880000047
且
Figure BDA0002710383880000048
进一步的，步骤S4中所述非线性扰动观测器为：
Figure BDA0002710383880000049
式中，常数L＞0，为观测器非线性增益，依据误差大小通过反复调试而得到。
进一步的，步骤S4中所述切换增益Q为：
Figure BDA00027103838800000410
进一步的，步骤S5中所述可变边界层厚度公式：
Figure BDA0002710383880000051
式中：0＜φ1＜φ2＜φ3为不同的边界层厚度，取值以获得最佳的跟踪精度和平滑的控制为依据；且输入ε1＜ε2为正常数，为切换阈值处的扰动估计误差，以保证系统初始状态附着在滑模面的边界层上。
进一步的，步骤S5中所述eD满足：
Figure BDA0002710383880000052
(三)有益效果
本发明的上述技术方案具有如下优点：
(1)本发明通过自适应滑模控制得到系统控制律，将系统控制律中的系统鲁棒切换控制的符号函数替换为滑模边界层厚度函数，有效减少系统颤振，得到切换增益与扰动值的关系式；再构建非线性扰动观测器，通过扰动观测值来调整切换增益，进一步提高系统稳定性；最后通过所述非线性扰动观测器误差得到可变边界层厚度，引入可变边界层厚度，抑制变化负载对系统性能的影响，系统获得最优的跟踪精度和平滑的控制输入，位置跟踪精度和鲁棒性得到改善；
(2)由于外部扰动是变化的，本发明为抑制可变外部扰动对系统性能的影响，提高系统响应速度，同时减小颤振，通过构建非线性扰动观测器，使切换增益跟随扰动而变化，以提高控制器的鲁棒性，且更加适用于大范围的时变外部扰动；
(3)本发明通过非线性扰动观测器误差得到时变负载扰动下的可变边界层厚度，找到位置跟踪和颤振控制的最佳平衡点，既减小系统颤振，使得控制器的鲁棒性更好，也保证跟踪精度。
附图说明
通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：
图1为本发明实施例大型装备电液系统高精度鲁棒位置控制方法的流程示意图；
图2为本发明实施例阀控非对称液压位置系统原理图；
图3为本发明实施例液压试验系统示意图；
图4为本发明实施例的固定负载1600N时的系统位移跟踪响应图；
图5为本发明实施例的固定负载1600N时的切换增益图；
图6为本发明实施例的固定负载1600N时的系统位移跟踪响应图；
图7为本发明实施例的变化负载扰动下的系统位移跟踪响应图；
图8为本发明实施例的变化负载扰动下的系统位移跟踪响应图；
图9为本发明实施例的变化负载扰动下的外部负载扰动示意图；
图中：1：液压泵；2：比例伺服阀；3：液压杆。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本发明实施例提供一种大型装备电液系统高精度鲁棒位置控制方法如图1所示，包括以下步骤：
S1、建立阀控非对称液压位置系统的系统数学模型，生成系统状态空间模型：
阀控非对称液压缸系统原理图如图2所示，包括油箱连通液压泵1，经比例伺服阀2的进油口连接液压缸无杆腔的进油口，油箱经比例伺服阀2的回油口连接液压缸有杆腔的回油口，对液压杆3在液压推动和负载扰动作用下位移。图中A1、A2分别为液压缸无杆腔和有杆腔面积，p1、p2分别为液压缸无杆腔和有杆腔压力，V1、V2分别为液压缸无杆腔和有杆腔体积，Q1、Q2分别为液压缸无杆腔进油流量和有杆腔进油流量，ps为液压泵输出压力，po为系统回油压力，m等效质量，Fd等效外负载，y液压杆位移，xv比例伺服阀阀芯位移。
比例伺服阀阀芯位移方程：
xv＝kvu (1)
式中：kv为比例伺服阀增益，u为比例伺服阀控制输入信号。
活塞杆运动动态方程：
Figure BDA0002710383880000071
忽略液压缸内外泄露，液压缸流量方程：
Figure BDA0002710383880000072
Figure BDA0002710383880000073
式中：E为液压油等效体积弹性模量。
而比例伺服阀流量方程：
Figure BDA0002710383880000074
Figure BDA0002710383880000081
式中：Cd为比例伺服阀流量系数，w为比例伺服阀开口度，ρ油液密度。
则定义系统状态变量：
Figure BDA0002710383880000082
因此，x1表示液压杆位移，x2表示液压杆移动速度，x3表示液压杆移动加速度；
则系统空间状态方程为
Figure BDA0002710383880000083
由式(1)、式(3-7)可得：
Figure BDA0002710383880000084
设
Figure BDA0002710383880000085
Figure BDA0002710383880000086
将f(x)、g(x)代于式(8)可得：
Figure BDA0002710383880000087
式中：d(t)为系统外部负载扰动，g(x)为等效输入控制增益。
设
Figure BDA0002710383880000091
为f(x)的标称值，Δf为扰动值；
Figure BDA0002710383880000092
为g(x)的估计值，取
Figure BDA0002710383880000093
gmin，gmax分别为g(x)的下限和上限，正常数。
代入式(9)可得
Figure BDA0002710383880000094
取D为系统扰动之和，则有
D≥Δf+d(t)
则式(11)可写为
Figure BDA0002710383880000095
S2、通过滑模函数得到系统控制律，包括
Figure BDA0002710383880000096
的标称值的等效控制和系统鲁棒切换控制；
定义系统状态误差为
ei＝xi-xid (13)
式中：xid为系统状态期望值，i＝1，2，3，
为了提高系统状态跟踪精度，定义滑模函数为
S＝λ2e1+2λe2+e3 (14)
式中：λ为正常数，取值以确保系统状态较好地跟踪期望值。
当取S＝0时，系统动态响应为期望值，此时跟踪误差收敛于零。
定义控制切换函数为
Figure BDA0002710383880000097
式中Q、K为正常数，Q为切换增益，调整Q的值以控制系统颤振；K为控制增益，调整K的值以调节系统响应速度；sgn(·)为符号函数。
对式(14)微分可得：
Figure BDA0002710383880000101
将式(12)代入式(16)得：
Figure BDA0002710383880000102
式中：
Figure BDA0002710383880000103
理想状态下，取D＝0，则由式(15)和式(17)可得：
Figure BDA0002710383880000104
则系统控制律为
Figure BDA0002710383880000105
对式(18)进行分解简化得：
u＝un+us (19)
式中：
Figure BDA0002710383880000106
为系统(10)的标称值的等效控制；
Figure BDA0002710383880000107
为系统鲁棒切换控制。
S3、通过滑模边界层厚度函数sat(S/φ)替代所述系统鲁棒切换控制中的符号函数sgn(S)，改善系统追踪精度，构建切换增益Q与扰动值D的关系式，提高系统自适应；
为了达到位置跟踪和颤振控制的最佳平衡点，取边界层厚度φ＞0，用边界设定点层厚度函数来替代符号函数，通过调节φ的大小，改善系统追踪精度，则新的系统控制律为
Figure BDA0002710383880000108
式中：
Figure BDA0002710383880000111
sat(S/φ)为滑模边界层厚度函数。
由于外部扰动是变化的，为抑制可变外部扰动对系统性能的影响，提高系统响应速度，同时减小颤振，通过构建扰动观测器，使Q跟随扰动而变化，以提高控制器的鲁棒性。要确保自适应切换增益的Q取值，须满足以下条件以保证控制器的稳定性。
Figure BDA0002710383880000112
当Q＞D时，式(14)滑模条件成立，切换增益Q由式(22)确定。
Figure BDA0002710383880000113
式中：η为正常数，
Figure BDA0002710383880000114
且
Figure BDA0002710383880000115
通过扰动观测器估测D的大小，调整切换增益Q大于外部扰动的上限值，以确保式(22)成立。
S4、构建非线性扰动观测器，通过所述非线性扰动观测器的扰动观测值
Figure BDA0002710383880000116
替换所述扰动值D，调整所述切换增益Q；
设计初始扰动观测器，得到初步的扰动值D，假设此时得到扰动量D缓慢变化且有界，则可取
Figure BDA0002710383880000117
由式(12)可得：
Figure BDA0002710383880000118
设
Figure BDA0002710383880000119
为扰动观测值，构建初始扰动观测器
Figure BDA00027103838800001110
式中：常数L＞0，为观测器非线性增益，依据误差大小通过反复调试而得到。
为提高扰动观测器效果，引入辅助变量z，构建非线性扰动观测器代替式(24)给定初始扰动观测器，定义：
Figure BDA0002710383880000121
则由式(24)、(25)可得：
Figure BDA0002710383880000122
则非线性扰动观测器为
Figure BDA0002710383880000123
对非线性扰动观测器构建一阶滤波器
Figure BDA0002710383880000124
定义观测器误差：
Figure BDA0002710383880000125
则由式(24)、(26)可得：
Figure BDA0002710383880000126
则有：
Figure BDA0002710383880000127
Figure BDA0002710383880000128
当L＞0时，对于x∈Rn，有
Figure BDA0002710383880000129
收敛于零，则D跟随
Figure BDA00027103838800001210
然而对于实际系统，
Figure BDA00027103838800001211
此时用
Figure BDA00027103838800001212
替换D，则式(12)可写为
Figure BDA00027103838800001213
则由式(17)可得：
Figure BDA0002710383880000131
此时对于控制律式(18)只需改变切换增益Q的形式，并确保Q跟随
Figure BDA0002710383880000132
变换，且有
Figure BDA0002710383880000133
以满足滑模面条件，可减小系统颤震而获得平滑控制。
构建如下李雅普鲁夫函数：
Figure BDA0002710383880000134
对式(33)微分得：
Figure BDA0002710383880000135
由式(20)、(29)、(32)、(34)可得：
Figure BDA0002710383880000136
根据式(22)、(35)则切换增益控制可写为
Figure BDA0002710383880000137
通过非线性扰动观测器来计算切换增益，可以提高控制器的鲁棒性，更加适用于大范围的时变外部扰动。
S5、通过所述非线性扰动观测器误差eD得到可变边界层厚度φ，引入所述可变边界层厚度φ的系统获得最优的跟踪精度和平滑的控制输入。
通过引入边界层厚度函数可以减小系统颤振，但系统的跟踪精度受到影响，从而降低系统的性能。颤振幅度越小，控制器的鲁棒性越好，但降低跟踪性能，且由于外部扰动具有时变性，从而进一步影响颤振边界。因此，在时变扰动下，需要改变边界层的厚度，获得最优的跟踪精度和平滑的控制输入，以提高系统鲁棒性和跟踪精度。
引入典型的可变边界层厚度公式：
Figure BDA0002710383880000141
式中：0＜φ1＜φ2＜φ3为不同的边界层厚度，取值以获得最佳的跟踪精度和平滑的控制为依据；输入ε1＜ε2为正常数，为切换阈值处的扰动估计误差，以保证系统初始状态附着在滑模面的边界层上。
如图3所示实验系统进行试验，实验系统主要包括三个部分：控制部分由非线性扰动观测器、自适应滑模控制器和上位机组成，驱动部分由左边液压系统模拟，负载部分由右边液压系统模拟，提供负载力。
液压实验系统参数如表1所示。
表1液压实验系统参数
Figure BDA0002710383880000142
系统控制参数设置如表2所示。
表2系统控制参数设置
Figure BDA0002710383880000151
图4-6分别为固定负载1600N时系统位移y跟踪响应、切换增益Q和控制输入信号u。由图可知，固定负载下，系统切换控制增益和切换控制信号变化光滑，系统响应迅速、鲁棒性强，系统位置跟踪精度高。
图7-9为变化负载扰动下系统位移y跟踪响应、外部负载扰动Fd和控制输入信号u。图7对比了PID控制和带扰动观测器的自适应滑模控制响应结果，可知在外部负载发生变化时，本方案提出的控制策略可获得更好的位置跟踪精度，同时系统颤振明显减小，系统具有较好的鲁棒性，提出的控制策略能有效地抑制变化负载对系统性能的影响。
综上可知，通过上述的一种大型装备电液系统高精度鲁棒位置控制方法，具有以下优点：
(1)本发明通过自适应滑模控制得到系统控制律，将系统控制律中的系统鲁棒切换控制的符号函数替换为滑模边界层厚度函数，有效减少系统颤振，得到切换增益与扰动值的关系式；再构建非线性扰动观测器，通过扰动观测值来调整切换增益，进一步提高系统稳定性；最后通过所述非线性扰动观测器误差得到可变边界层厚度，引入可变边界层厚度，抑制变化负载对系统性能的影响，系统获得最优的跟踪精度和平滑的控制输入，位置跟踪精度和鲁棒性得到改善；
(2)由于外部扰动是变化的，本发明为抑制可变外部扰动对系统性能的影响，提高系统响应速度，同时减小颤振，通过构建非线性扰动观测器，使切换增益跟随扰动而变化，以提高控制器的鲁棒性，且更加适用于大范围的时变外部扰动；
(3)本发明通过非线性扰动观测器误差得到时变负载扰动下的可变边界层厚度，找到位置跟踪和颤振控制的最佳平衡点，既减小系统颤振，使得控制器的鲁棒性更好，也保证跟踪精度。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (10)

1.一种大型装备电液系统高精度鲁棒位置控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、建立阀控非对称液压位置系统的系统数学模型，生成系统状态空间模型：
Figure FDA0002710383870000011
Figure FDA0002710383870000012
其中，A1、A2分别为液压缸无杆腔和有杆腔面积，p1、p2分别为液压缸无杆腔和有杆腔压力，V1、V2分别为液压缸无杆腔和有杆腔体积，m等效质量，Fd等效外负载，y液压杆位移；
S2、通过滑模函数得到系统控制律，包括
Figure FDA0002710383870000013
的标称值的等效控制和系统鲁棒切换控制；
S3、通过滑模边界层厚度函数sat(S/φ)替代所述系统鲁棒切换控制中的符号函数sgn(S)，构建切换增益Q与扰动值D的关系式；
S4、构建非线性扰动观测器，通过所述非线性扰动观测器的扰动观测值
Figure FDA0002710383870000014
替换所述扰动值D，调整所述切换增益Q；
S5、通过所述非线性扰动观测器误差eD得到可变边界层厚度φ，
Figure FDA0002710383870000015
引入所述可变边界层厚度φ的系统获得最优的跟踪精度和平滑的控制输入。
2.根据权利要求1所述的大型装备电液系统高精度鲁棒位置控制方法，其特征在于，步骤S1中所述
Figure FDA0002710383870000016
其中，
Figure FDA0002710383870000021
Figure FDA0002710383870000022
Figure FDA0002710383870000023
D≥Δf+d(t)，
Figure FDA0002710383870000024
Figure FDA0002710383870000025
为f(x)的标称值，Δf为扰动值，gmin，gmax分别为g(x)的下限和上限，
Figure FDA0002710383870000026
为g(x)的估计值，D为系统扰动之和，d(t)为系统外部负载扰动，xv比例伺服阀阀芯位移，u为比例伺服阀控制输入信号，kv为比例伺服阀增益，Cd为比例伺服阀流量系数，w为比例伺服阀开口度，ρ油液密度，E为液压油等效体积弹性模量，ps为液压泵输出压力。
3.根据权利要求1所述的大型装备电液系统高精度鲁棒位置控制方法，其特征在于，步骤S2中所述滑模函数为
Figure FDA0002710383870000027
ei＝xi-xid，xid为系统状态期望值，i＝1，2，3，λ为正常数，取值以确保系统状态较好地跟踪期望值。
4.根据权利要求2所述的大型装备电液系统高精度鲁棒位置控制方法，其特征在于，步骤S2中所述系统控制律为
u＝un+us，
Figure FDA0002710383870000028
为
Figure FDA0002710383870000029
的标称值的等效控制，
Figure FDA00027103838700000210
为系统鲁棒切换控制，
其中，
Figure FDA00027103838700000211
Q为切换增益，调整Q的值以控制系统颤振；K为控制增益，调整K的值以调节系统响应速度；sgn(·)为符号函数。
5.根据权利要求4所述的大型装备电液系统高精度鲁棒位置控制方法，其特征在于，步骤S3中所述滑模边界层厚度函数sat(S/φ)替代所述系统鲁棒切换控制中的符号函数sgn(S)后的新的系统控制律为：
Figure FDA0002710383870000031
6.根据权利要求2所述的大型装备电液系统高精度鲁棒位置控制方法，其特征在于，步骤S3中所述的切换增益Q与扰动值D的关系式为：
Figure FDA0002710383870000032
式中：η为正常数，
Figure FDA0002710383870000033
且
Figure FDA0002710383870000034
7.根据权利要求2所述的大型装备电液系统高精度鲁棒位置控制方法，其特征在于，步骤S4中所述非线性扰动观测器为：
Figure FDA0002710383870000035
式中，常数L＞0，为观测器非线性增益，依据误差大小通过反复调试而得到。
8.根据权利要求6所述的大型装备电液系统高精度鲁棒位置控制方法，其特征在于，步骤S4中所述切换增益Q为：
Figure FDA0002710383870000036
9.根据权利要求1所述的大型装备电液系统高精度鲁棒位置控制方法，其特征在于，步骤S5中所述可变边界层厚度公式：
Figure FDA0002710383870000037
式中：0＜φ1＜φ2＜φ3为不同的边界层厚度，取值以获得最佳的跟踪精度和平滑的控制为依据；且输入ε1＜ε2为正常数，为切换阈值处的扰动估计误差，以保证系统初始状态附着在滑模面的边界层上。
10.根据权利要求2所述的大型装备电液系统高精度鲁棒位置控制方法，其特征在于，步骤S5中所述eD满足：
Figure FDA0002710383870000041
CN202011053995.XA 2020-09-30 2020-09-30 大型装备电液系统高精度鲁棒位置控制方法 Pending CN112068447A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011053995.XA CN112068447A (zh) 2020-09-30 2020-09-30 大型装备电液系统高精度鲁棒位置控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011053995.XA CN112068447A (zh) 2020-09-30 2020-09-30 大型装备电液系统高精度鲁棒位置控制方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112068447A true CN112068447A (zh) 2020-12-11

Family

ID=73683139

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011053995.XA Pending CN112068447A (zh) 2020-09-30 2020-09-30 大型装备电液系统高精度鲁棒位置控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112068447A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114355842A (zh) * 2021-12-28 2022-04-15 中国航空工业集团公司北京长城航空测控技术研究所 一种电液伺服加载系统位置和力控制的切换方法及系统

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02297603A (ja) * 1989-05-12 1990-12-10 Fanuc Ltd スライディングモードと外乱推定オブザーバを併用したサーボ制御方式
CN105068426A (zh) * 2015-08-24 2015-11-18 南京理工大学 基于干扰补偿的电液位置伺服系统连续滑模控制方法
CN111577711A (zh) * 2020-04-30 2020-08-25 南京理工大学 双出杆液压缸位置伺服系统的自抗扰鲁棒控制方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02297603A (ja) * 1989-05-12 1990-12-10 Fanuc Ltd スライディングモードと外乱推定オブザーバを併用したサーボ制御方式
CN105068426A (zh) * 2015-08-24 2015-11-18 南京理工大学 基于干扰补偿的电液位置伺服系统连续滑模控制方法
CN111577711A (zh) * 2020-04-30 2020-08-25 南京理工大学 双出杆液压缸位置伺服系统的自抗扰鲁棒控制方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ZULFATMAN HAS等: "Sliding mode control with switching-gain adaptation based-disturbance observer applied to an electro-hydraulic actuator system", 《2013 IEEE 8TH CONFERENCE ON INDUSTRIAL ELECTRONICS AND APPLICATIONS (ICIEA)》 *
王海燕: "基于观测器的非线性高阶滑模电液位置鲁棒控制研究", 《中国工程机械学报》 *
许文斌等: "大型装备电液系统统一切换控制", 《哈尔滨工程大学学报》 *
郑凯锋等: "阀控非对称缸系统的反馈线性化滑模控制", 《机床与液压》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114355842A (zh) * 2021-12-28 2022-04-15 中国航空工业集团公司北京长城航空测控技术研究所 一种电液伺服加载系统位置和力控制的切换方法及系统
CN114355842B (zh) * 2021-12-28 2024-03-15 中国航空工业集团公司北京长城航空测控技术研究所 一种电液伺服加载系统位置和力控制的切换方法及系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108873702B (zh) 一种电液位置伺服控制系统的线性自抗扰控制方法及装置
Yang et al. Output feedback control of electro-hydraulic servo actuators with matched and mismatched disturbances rejection
Lyu et al. Energy saving motion control of independent metering valves and pump combined hydraulic system
CN108869420B (zh) 一种基于指令滤波的电液伺服系统自适应反步控制方法
CN110703608B (zh) 一种液压伺服执行机构智能运动控制方法
CN112925355B (zh) 一种负载口独立液压系统的非线性流量建模与补偿方法
CN108958023B (zh) 一种电液位置伺服控制系统、计算机终端、存储介质
CN105867133B (zh) 一种电液力矩伺服系统自调节误差符号积分鲁棒控制方法
CN110308651B (zh) 基于扩张状态观测器的电液伺服系统全状态约束控制方法
CN109884894B (zh) 电液助力转向系统神经网络积分滑模控制方法
CN104698844A (zh) 液压位置伺服系统的不确定性补偿的滑模控制方法
CN107165892B (zh) 一种电液伺服系统的滑模控制方法
CN108181818A (zh) 含未建模摩擦动态的电液位置伺服系统鲁棒自适应控制方法
CN112096696B (zh) 泵控非对称液压位置系统自适应反演控制方法
CN111308889B (zh) 一种喷杆系统的自适应积分鲁棒控制方法
Lin-ke et al. Fuzzy PID control for direct drive electro-hydraulic position servo system
CN111648758B (zh) 一种水井钻机推进装置无模型自适应控制方法及系统
Puglisi et al. Robustness analysis of a PI controller for a hydraulic actuator
Cheng et al. Dynamic impact of hydraulic systems using pressure feedback for active damping
CN112068447A (zh) 大型装备电液系统高精度鲁棒位置控制方法
CN112476439B (zh) 机器人阀控缸驱动器自适应反馈线性化控制方法及系统
Fadel et al. Motion control of an aircraft electro-hydraulic servo actuator
CN113431816B (zh) 对称不均等的负叠合比例阀控非对称缸系统的控制方法
CN114412883A (zh) 液压系统控制方法、装置、系统及存储介质
Feng et al. Nonlinear adaptive robust control of valve-controlled symmetrical cylinder system

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20201211

RJ01 Rejection of invention patent application after publication