CN117193044B - 一种电液伺服系统模糊自抗扰控制联合仿真方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电液伺服系统模糊自抗扰控制联合仿真方法，包括以下步骤：S1、基于AMESim建立电液伺服系统模型并设置物理参数；S2、基于Matlab搭建电液伺服系统模型的控制系统；S3、设计控制系统的算法，并通过Matlab调用AMESim中建立电液伺服系统模型，得到控制联合系统；S4、基于控制联合系统，在Matlab环境下完成控制联合仿真，本方法控制算法简单，鲁棒性强，易于工程实际应用，还解决了现有的电液伺服系统仿真方法的控制性能严重依赖数学模型的精度的问题。
Description
技术领域
本发明涉及电液伺服阀仿真领域，特别是涉及一种电液伺服系统模糊自抗扰控制联合仿真方法。
背景技术
电液阀控缸系统是一种典型的非线性系统，其非线性主要表现在阀的压力与流量非线性，流量压力、液压缸的非线性摩擦力、控制器输入饱和、阀和缸的流量泄露等非线性因素。提高系统的抗干扰能力，实现电液伺服位置系统高精度、快速响应一直是工程控制所追求的目标。目前大部分学者，是基于精确的动力学模型提出了自适应控制、鲁棒控制、滑模变结构等控制方法。由于这些方法需要严格的数学推导得出的控制输入，导致系统的控制性能严重依赖数学模型的精度。
通过在AMESim软件搭建液压系统模型，可以避免对其进行复杂的动力学系统建模；目前在工业领域一直采用基于误差负反馈的PID控制，由于电液伺服系统具有高度非线性和模型不确定性，PID控制很难满足高性能的控制要求。
发明内容
针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种电液伺服系统模糊自抗扰控制联合仿真方法解决了现有的电液伺服系统仿真方法的控制性能严重依赖数学模型的精度的问题。
为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种电液伺服系统模糊自抗扰控制联合仿真方法，包括以下步骤：
S1、基于AMESim建立电液伺服系统模型并设置物理参数；
S2、使用Matlab和simulink搭建电液伺服系统模型的控制系统；
S3、使用S-function编写控制系统的程序；
S4、根据电液伺服系统模型和编写好程序的电液伺服系统模型控制系统，并基于Matlab和simulink环境进行联合仿真。
进一步地：所述步骤S1中基于AMESim建立的电液伺服系统模型为电液伺服振动装置系统，其包括电机、液压泵、第一带旁通阀过滤器、单向阀、溢流阀、压力表、蓄能器、电液比例阀、第二带旁通阀过滤器油箱、吸滤器和震动体；
所述电机与所述液压泵传动连接，所述液压泵的进油端与所述吸滤器的出油端连接，所述液压泵的出油端与单向阀的进油端连接，所述带旁通阀过滤器连通在所述液压泵和所述单向阀的通路上；所述单向阀的出油端分别于压力表、蓄能器和电液比例阀的第一进油口P连接；所述单向阀的出油端与所述压力表的通路和所述单向阀的出油端与所述蓄能器的通路之间均设置有放油口；所述单向阀的进油端还与所述电液比例阀的第二出油口T连接；所述溢流阀连接在所述单向阀的进油端和所述电液比例阀的第二出油口T的通路上；所述电液比例阀的第二出油口T与所述油箱连接；所述第二带旁通阀过滤器设置在所述电液比例阀的第二出油口T与所述油箱的通路上；所述电液比例阀的第一出油口A和第二进油口B均与所述震动体连接；所述吸滤器位于所述油箱内。
进一步地：所述震动体中包括负载、线性位移传感器、模数转换器、控制器和数模转换器；
所述负载内部包括振动体液压缸，所述振动体液压缸分别与所述电液比例阀的第一出油口A和第二进油口B连接；所述负载还与所述线性位移传感器通信连接，所述线性位移传感器还与所述模数转换器的输入端连接，所述模数转换器的输出端与所述控制器的输入端连接，所述控制器的输出端与所述数模转换器的输入端连接，所述数模转换器的输出端与所述电液比例阀电液比例阀的阀芯连接。
进一步地：所述步骤S2中基于Matlab搭建的电液伺服系统模型的控制系统包括第一跟踪微分器、第二跟踪微分器、非线性状态误差反馈控制率、电液伺服系统模型和线性扩张状态观测器；
所述第一跟踪微分器用于接收随机噪声污染的输入指令信号v，输出滤波后的信号v1；
所述第二跟踪微分器用于接收滤波后的信号v1，输出滤波后的速度信号v2和加速度信号v3；
所述线性扩张状态观测器用于接收所述电液伺服系统模型的实际输出位移信号y作为第一输入，并输出位移状态估计值z1、速度估计值z2和加速度估计值z3和系统总扰动z4；
所述非线性状态误差反馈控制率用于接收位移差值信号e1、速度差值信号e2和加速度差值信号e3以及根据e1、e2通过模糊推理得到的模糊增益Δks,Δkv,Δka，并输出非线性控制律u0；
所述e1、e2、e3分别为所述v1、v2、v3与z1、z2、z3作差得到的信号；
所述电液伺服系统模型中的电液比例阀用于接收所述控制律u输入；
所述u通过u0与z4作差，并除以放大系数b0后得到；
所述线性扩张状态观测器还用于接收u与放大系数b0的乘积作为第二输入。
进一步地：所述第一跟踪微分器和第二跟踪微分器均为非线性跟踪微分器，其离散表达式为：
其中，fh＝fhan(x1,x2,r,h)为最优控制综合函数，其表达式为：
其中，x1,x2为系统信号状态，r为速度限制系数，q为输入信号，h为滤波因子，h1为积分步长，sign(·)表示符号函数。
上述进一步方案的有益效果为：非线性跟踪微分器具有较强的抗干扰能力，可以减弱输入信号过程中存在的随机噪声，并获得平滑的微分信号。
进一步地：所述线性扩张状态观测器对输入进行处理，得到输出位移状态估计值z1、速度估计值z2和加速度估计值z3和系统总扰动z4的公式为：
其中，yd表示期望的位移指令信号，e表示估计位移与期望位移的差值。β1，β2，β3和β4均为可调参数，作为状态误差的反馈增益。
进一步地：所述模糊增益Δks,Δkv,Δka的计算方法包括以下步骤：
A1、利用线性位移传感器获得采样数据，制定模糊规则，得到模糊规则表；
A2、利用模糊规则表对e1和e2进行模糊化处理，得到e1和e2对应的隶属度；
A3、根据e1和e2对应的隶属度和模糊规则得到模糊增益Δks,Δkv,Δka。
进一步地：所述非线性状态误差反馈控制率中，非线性控制器u0的表达式为：
u0＝(k1+Δks)e1+(k2+Δkv)e2+(k3+Δka)e3
其中，k1、k2和k3均为反馈增益。
进一步地：所述扰动控制律u的表达式为：
u＝u0-z4(t)/b0
其中，t表示时间。
上述进一步方案的有益效果为：利用模糊自适应自抗扰控制技术对非线性状态反馈系数进行调节，以此实现电液伺服位置系统的精确控制。
本发明的有益效果为：
1.利用模糊自适应自抗扰控制技术对非线性状态反馈系数进行调节，以此实现电液伺服位置系统的精确控制，使得本方法不依赖于电液伺服系统的精准化模型；
2.采用的非线性跟踪微分器具有较强的抗干扰能力，可以减弱输入信号过程中存在的随机噪声，并获得平滑的微分信号。
附图说明
图1为电液伺服系统模糊自抗扰控制联合仿真方法流程图。
图2为电液伺服系统模型结构图。
图3为震动体系统结构图。
图4为振动体AMESIM液压回路图。
图5为电液伺服系统模型的控制系统的控制框图。
图6为实施例中系统输入v＝0.15sin(πt)+0.15m正弦信号时活塞位移仿真结果图。
图7为实施例中系统输入v＝0.15sin(πt)+0.15m正弦信号时，线性扩张状态观测器观测和输出位移图。
图8为实施例中系统输入v＝0.15sin(πt)+0.15m正弦信号时，电液伺服阀输入电流图。
图9为实施例中系统输入v＝0.15sin(πt)+0.15m正弦信号时，由线性扩张状态观测器获得施加于系统的综合扰动图。
图10为实施例中系统输入v＝0.15sin(πt)+0.15m正弦信号时，振动装置进油压力和回油压力变化图。
其中：1、电机；2、液压泵；3、第一带旁通阀过滤器；4、单向阀；5、溢流阀；6、压力表；7、蓄能器；8、电液比例阀；9、第二带旁通阀过滤器；10、油箱；11、吸滤器；12、震动体；13、负载；14、线性位移传感器；15、模数转换器；16、控制器；17、数模转换器。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
如图1所示，在本发明的一个实施例中，提供一种电液伺服系统模糊自抗扰控制联合仿真方法，包括以下步骤：
S1、基于AMESim建立电液伺服系统模型并设置物理参数；
S2、使用Matlab和simulink搭建电液伺服系统模型的控制系统；
S3、使用S-function编写控制系统的程序；
S4、根据电液伺服系统模型和编写好程序的电液伺服系统模型控制系统，并基于Matlab和simulink环境进行联合仿真。
作为本实施例的补充，进行本电液伺服系统模糊自抗扰控制联合仿真方法包括以下操作步骤：
A1、在AMESim中建立电液伺服系统模型并设置液压系统参数；
在AMESim软件库当中设置电液伺服系统模型的模型的参数，包括液压油的型号，压力油源以及电机型号，液压缸的对应的尺寸参数，电液伺服阀的选型及参数，外负载干扰力的大小；
A2、将AMESim软件中将搭建的电液伺服系统模型，通过“Interface IconCreation”命令，设置联合仿真的输入输出端口，并与Simulink当中的S-Function连接；
A3、将在AMESim搭建的电液伺服系统模型使用Visual Studio编译器，编译为可在Matlab环境调用的MEX程序；
A4、通过AMESim软件打开Matlab，进入Simulink界面并将在“Simulink库浏览器”当中找到“Simcenter Amesim Interface”模块，并将其添加至Simulink界面当中；
A5、调用MEX程序更新“AME2SLCosim”模块，并将AMEsim中的模型转化为一个通用的模块，完成整个控制系统搭建；
A6、在Matlab中编写S-function，调用MEX程序，实现在Matlab环境当中对AMESim仿真模型的数据写入和读取，并控制软件的运行；
A7、在AMESim下打开模型(sketch mode)-编译(parameter mode)-仿真(simulation mode)；
A8、进入Simulink-点击“start a simulation”，运行联合仿真模型。
如图2所示，在本发明的一个实施例中，所述步骤S1中基于AMESim建立的电液伺服系统模型为电液伺服振动装置系统，其包括电机1、液压泵2、第一带旁通阀过滤器3、单向阀4、溢流阀5、压力表6、蓄能器7、电液比例阀8、第二带旁通阀过滤器9、油箱10、吸滤器11和震动体12；
所述电机1与所述液压泵2传动连接，所述液压泵2的进油端与所述吸滤器11的出油端连接，所述液压泵2的出油端与单向阀4的进油端连接，所述带旁通阀过滤器3连通在所述液压泵2和所述单向阀4的通路上；所述单向阀4的出油端分别于压力表6、蓄能器7和电液比例阀8的第一进油口P连接；所述单向阀4的出油端与所述压力表6的通路和所述单向阀4的出油端与所述蓄能器7的通路之间均设置有放油口；所述单向阀4的进油端还与所述电液比例阀8的第二出油口T连接；所述溢流阀5连接在所述单向阀4的进油端和所述电液比例阀的8第二出油口T的通路上；所述电液比例阀的8第二出油口T还与所述油箱10连接；所述第二带旁通阀过滤器9设置在所述电液比例阀的8第二出油口T与所述油箱10的通路上；所述电液比例阀的8的第一出油口A和第二进油口B均与所述震动体12连接；所述吸滤器11位于所述油箱10内。
所述油箱10中还包括液位计和空气滤芯，当液压泵2输出的油液压力过大时，通过溢流阀5进行排油泄压，以此来保证电液比例阀8第一进油口P的油液压力大小满足预设的压力值，所述蓄能器7用于储存能量、消除脉冲；所述压力表6用于检测回路当中的压力，所述第二带旁通阀过滤器9用于，过滤油液中杂质。
如图3所示，在本发明的一个实施例中，所述震动体12中包括负载13、线性位移传感器14、模数转换器15、控制器16和数模转换器17；
所述负载13内部包括振动体液压缸，所述振动体液压缸分别与所述电液比例阀的8的第一出油口A和第二进油口B连接；所述负载13还与所述线性位移传感器14通信连接，所述线性位移传感器14还与所述模数转换器15的输入端连接，所述模数转换器15的输出端与所述控制器16的输入端连接，所述控制器16的输出端与所述数模转换器17的输入端连接，所述数模转换器17的输出端与所述电液比例阀电液比例阀8的阀芯连接。
所述电液比例阀8控制液压缸内活塞杆的运动，所述控制器16的输入包括两个信号，一个是位移参考指令信号，本发明采用的是阶跃位移信号和正弦位移信号，另一个是由所述线性位移传感器14采集的位移测量模拟电信号进行转换得到数字信号；
所述位移测量信号需要先用所述模数转换器15转换为数字信号，所述控制器16的输出是数字信号，需要所述用数模转换器17转换为幅值不超过10V的模拟电压信号(即为EHSS的输入电压信号)，由此来控制电液比例阀8的阀芯位移。当阀芯移动时，阀孔被打开，然后流体通过电液比例阀8的一个油口流入振动体液压缸，再从电液比例阀8的另一个油口流回。从而带动负载13运动。
如图4所示，在本发明的一个实施例中，在图4中设置电液伺服系统模型的参数；在本实施例中，对称液压缸缸径32mm，活塞杆直径16mm，行程0.5m，两腔死区体积均为50cm3，粘性摩擦系数1000N/(m/s)，负载质量250Kg；频率和阻尼比设置为80Hz和0.8，额定电流设为100mA，四个阀口在额定单边压力差为20bar下的额定流量为30L/min，阀口面积与阀芯位移xv之间为线性关系±0.975xv+0.025；油液弹性体积模量为1700Mpa，油液密度为850kg/m3。
如图5所示，在本发明的一个实施例中，所述步骤S2中基于Matlab搭建的电液伺服系统模型的控制系统包括第一跟踪微分器、第二跟踪微分器、非线性状态误差反馈控制率、电液伺服系统模型和线性扩张状态观测器；
所述第一跟踪微分器用于接收随机噪声污染的输入指令信号v，输出滤波后的信号v1；
所述第二跟踪微分器用于接收滤波后的信号v1，输出滤波后的速度信号v2和加速度信号v3；
所述线性扩张状态观测器用于接收所述电液伺服系统模型的实际输出位移信号y作为第一输入，并输出位移状态估计值z1、速度估计值z2和加速度估计值z3和系统总扰动z4；
所述非线性状态误差反馈控制率用于接收位移差值信号e1、速度差值信号e2和加速度差值信号e3以及根据e1、e2通过模糊推理得到的模糊增益Δks,Δkv,Δka，并输出非线性控制律u0；
所述e1、e2、e3分别为所述v1、v2、v3与z1、z2、z3作差得到的信号；
所述电液伺服系统模型中的电液比例阀(8)用于接收所述控制律u输入；
所述u通过u0与z4作差，并除以放大系数b0后得到；
所述线性扩张状态观测器还用于接收u与放大系数b0的乘积作为第二输入。
在本发明的一个实施例中，所述第一跟踪微分器和第二跟踪微分器均为非线性跟踪微分器，其离散表达式为：
其中，fh＝fhan(x1,x2,r,h)为最优控制综合函数，其表达式为：
其中，x1,x2为系统信号状态，r是速度限制系数，快速因子，r越大，跟踪越快，q为输入信号，h为滤波因子，h越大滤波效果越好，其可以调节和减弱离散化过程中的噪声。h1为积分步长，即为采样周期，一般来说，滤波因子h大于积分步长h1；sign(·)表示符号函数，对于不同的系统而言，通过调节参数r和选择合适的h，就可以以很高的精度逼近原信号，并获得相应的微分信号，d,d0,a0,a表示的是定义的中间参数，无实际物理含义。
在本发明的一个实施例中，所述线性扩张状态观测器对输入进行处理，得到输出位移状态估计值z1、速度估计值z2和加速度估计值z3和系统总扰动z4的公式为：
其中，yd表示期望的位移指令信号，e表示估计位移与期望位移的差值。β1，β2，β3和β4均为可调参数，作为状态误差的反馈增益；为了计算β1，β2，β3和β4可调参数和扩张状态观测器带宽ω0之间的关系，定义如下λ关于s的多项式：
λ(s)＝s4+β1s3+β2s2+β1s+β4＝(s+ω0)4
因此β1＝4ω0,β2＝6ω0 2,β3＝4ω0 3,β4＝ω0 4，在本实施例中，线性扩张状态观测器的带宽ω0＝45，放大系数b0＝100。
在本发明的一个实施例中，所述模糊增益Δks,Δkv,Δka的计算方法包括以下步骤：
A1、利用线性位移传感器获得采样数据，制定模糊规则，得到模糊规则表；
A2、利用模糊规则表对e1和e2进行模糊化处理，得到e1和e2对应的隶属度；
A3、根据e1和e2对应的隶属度和模糊规则得到模糊增益Δks,Δkv,Δka；
在本实施例中，确定的模糊规则如表1所示：
表1模糊规则表
其中，e1的论域为[-0.3,0.3]，e2论域为[-0.03,0.03]，Δks论域为[-30,30]，Δkv论域为[-0.6,0.6]，Δka论域为[-0.03,0.03].{NB,NM,NS,ZO,PS,PM,PB}子集中的各个元素分别表示为“负大，负中，负小，零，正小，正中，正大”，模糊器采用加权平均法，即可以求出非线性增益参数Δks,Δkv,Δka。
在本发明的一个实施例中，所述非线性状态误差反馈控制率中，非线性控制器u0的表达式为：
u0＝(k1+Δks)e1+(k2+Δkv)e2+(k3+Δka)e3
其中，k1、k2和k3均为反馈增益；
考虑将由线性扩张状态观测器获得扰动反馈至控制律设计当中，获得针对系统当中存在扰动而设计的扰动控制律u的表达式为：
u＝u0-z4(t)/b0
其中，t表示时间。
对于阀控液压缸的控制目标为：尽管电液伺服系统模型当中存在时变不确定扰动，但通过模糊自适应非线性自抗扰控制律的调节使得被控对象对象能够快速、稳定的跟踪上期望运行轨迹。所述跟踪微分器可以消除跟踪信号存在的随机噪声，获得光滑的跟踪位移信号以及其微分信号。所述扩张状态观测器能估计出系统的各个状态和系统当中存在的总扰动并加以补偿。所述提出的非线性模糊自适应控制律可以实现电液伺服系统对预定期望信号的跟踪。
在本发明的一个实施例中，所述步骤S3中将AMESim软件中搭建的液压系统驱动模块，通过“Interface Icon Creation”命令，设置联合仿真的输入输出端口，能够与Simulink当中的S-Function进行连接。将搭建的液压回路模型使用Visual Studio编译器将AMESim模型，编译为可在Matlab环境中调用的MEX程序，以此与Simulink当中的控制模块建立联系。
在本发明的一个实施例中，在Matlab/Simulink中的仿真配置如下：选择ode45作为求解器。固定步长设置为0.01秒，采样周期设置为0.01秒。振动体轨迹期望位移曲线v＝0.15sin(πt)+0.15m，噪声干扰采用随机噪声，电液伺服系统外干扰力采用随机干扰力，其范围为0～1000N；其采用本方法得到的效果图如图6-图10所示：
图6中，当系统输入v＝0.15sin(πt)+0.15m时，所提出模糊自适应自抗扰控制能够使系统输出位移跟踪上期望位移；
图7中，线性扩张状态观测器能够估计出系统实际输出位移，观测器估计出的位移和实际输出位移基本重合；
图8中反映的是伺服阀的电流输入，开始由于期望位移和实际位移存在大的位移差，系统为了快速响应，伺服阀输入电流急剧增大，当0.3秒后系统跟踪上期望位移，伺服阀输入电流稳定在±16mA之间；由于额定电流的限制，伺服阀的输入电流绝对值始终在100mA以内；
图9中反映的是状态观测器观测出的系统综合扰动，反馈至控制律中，用于扰动补偿；
图10为基于AMESIM液压回路得出振动体两端进油压力和回油压力变化图；
基于如图6-图10可以得知，采用基于电液伺服系统模糊自抗扰控制联合仿真控制方法，能够使电液伺服位置系统克服系统当中非线性因素以及外干扰，实现对期望位移信号的跟踪。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“厚度”、“上”、“下”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“径向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明的技术特征的数量。因此，限定由“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或隐含地包括一个或者更多个该特征。
Claims (1)
1.一种电液伺服系统模糊自抗扰控制联合仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、基于AMESim建立电液伺服系统模型并设置物理参数；
所述步骤S1中基于AMESim建立的电液伺服系统模型为电液伺服振动装置系统，其包括电机(1)、液压泵(2)、第一带旁通阀过滤器(3)、单向阀(4)、溢流阀(5)、压力表(6)、蓄能器(7)、电液比例阀(8)、第二带旁通阀过滤器(9)、油箱(10)、吸滤器(11)和震动体(12)；
所述电机(1)与所述液压泵(2)传动连接，所述液压泵(2)的进油端与所述吸滤器(11)的出油端连接，所述液压泵(2)的出油端与单向阀(4)的进油端连接，所述带旁通阀过滤器(3)连通在所述液压泵(2)和所述单向阀(4)的通路上；所述单向阀(4)的出油端分别于压力表(6)、蓄能器(7)和电液比例阀(8)的第一进油口P连接；所述单向阀(4)的出油端与所述压力表(6)的通路和所述单向阀(4)的出油端与所述蓄能器(7)的通路之间均设置有放油口；所述单向阀(4)的进油端还与所述电液比例阀(8)的第二出油口T连接；所述溢流阀(5)连接在所述单向阀(4)的进油端和所述电液比例阀的(8)第二出油口T的通路上；所述电液比例阀的(8)第二出油口T还与所述油箱(10)连接；所述第二带旁通阀过滤器(9)设置在所述电液比例阀的(8)第二出油口T与所述油箱(10)的通路上；所述电液比例阀的(8)的第一出油口A和第二进油口B均与所述震动体(12)连接；所述吸滤器(11)位于所述油箱(10)内；
所述震动体(12)中包括负载(13)、线性位移传感器(14)、模数转换器(15)、控制器(16)和数模转换器(17)；
所述负载(13)内部包括振动体液压缸，所述振动体液压缸分别与所述电液比例阀的(8)的第一出油口A和第二进油口B连接；所述负载(13)还与所述线性位移传感器(14)通信连接，所述线性位移传感器(14)还与所述模数转换器(15)的输入端连接，所述模数转换器(15)的输出端与所述控制器(16)的输入端连接，所述控制器(16)的输出端与所述数模转换器(17)的输入端连接，所述数模转换器(17)的输出端与所述电液比例阀电液比例阀(8)的阀芯连接；
S2、基于Matlab搭建电液伺服系统模型的控制系统；
所述步骤S2中基于Matlab搭建的电液伺服系统模型的控制系统包括第一跟踪微分器、第二跟踪微分器、非线性状态误差反馈控制率、电液伺服系统模型和线性扩张状态观测器；
所述第一跟踪微分器用于接收随机噪声污染的输入指令信号v，输出滤波后的信号v1；
所述第二跟踪微分器用于接收滤波后的信号v1，输出滤波后的速度信号v2和加速度信号v3；
所述第一跟踪微分器和第二跟踪微分器均为非线性跟踪微分器，其离散表达式为：
其中，fh＝fhan(x1,x2,r,h)为最优控制综合函数，其表达式为：
其中，x1,x2为系统信号状态，r为速度限制系数，q为输入信号，h为滤波因子，h1为积分步长，sign(·)表示符号函数；
所述线性扩张状态观测器用于接收所述电液伺服系统模型的实际输出位移信号y作为第一输入，并输出位移状态估计值z1、速度估计值z2和加速度估计值z3和系统总扰动z4；
所述线性扩张状态观测器对输入进行处理，得到输出位移状态估计值z1、速度估计值z2和加速度估计值z3和系统总扰动z4的公式为：
其中，yd表示期望的位移指令信号，e表示估计位移与期望位移的差值；β1，β2，β3和β4均为可调参数，作为状态误差的反馈增益；
所述非线性状态误差反馈控制率用于接收位移差值信号e1、速度差值信号e2和加速度差值信号e3以及根据e1、e2通过模糊推理得到的模糊增益Δks,Δkv,Δka，并输出非线性控制律u0；
所述模糊增益Δks,Δkv,Δka的计算方法包括以下步骤：
A1、利用线性位移传感器获得采样数据，制定模糊规则，得到模糊规则表；
A2、利用模糊规则表对e1和e2进行模糊化处理，得到e1和e2对应的隶属度；
A3、根据e1和e2对应的隶属度和模糊规则得到模糊增益Δks,Δkv,Δka；
所述e1、e2、e3分别为所述v1、v2、v3与z1、z2、z3作差得到的信号；
所述电液伺服系统模型中的电液比例阀(8)用于接收扰动控制律u；
所述u通过u0与z4作差，并除以放大系数b0后得到；
所述线性扩张状态观测器还用于接收u与放大系数b0的乘积作为第二输入；
所述非线性状态误差反馈控制率中，非线性控制律u0的表达式为：
u0＝(k1+Δks)e1+(k2+Δkv)e2+(k3+Δka)e3
其中，k1、k2和k3均为反馈增益；
所述扰动控制律u的表达式为：
u＝u0-z4(t)/b0
其中，t表示时间；S3、设计控制系统的算法，并通过Matlab调用AMESim中建立电液伺服系统模型，得到控制联合系统；
S4、基于控制联合系统，在Matlab环境下完成控制联合仿真。
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