[发明专利]一种基于干扰估计的电液伺服系统自适应鲁棒控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及电液伺服系统控制方法，具体涉及一种基于干扰估计的电液伺服系统自适应鲁棒控制方法。

背景技术

电液伺服系统具有控制精度高、响应快速、输出功率大、信号处理灵活，易于实现各种参量的反馈，因此，在负载质量大又要求响应速度快的场合最为适合，其应用已遍及国民经济的各个领域，比如飞机与船舶舵机的控制、雷达与火炮的控制、机床工作台的位置控制、板带轧机的板厚控制、电炉冶炼的电极位置控制、各种飞机车里的模拟台的控制、发电机转速的控制、材料试验机及其他实验机的压力控制等等。然而，为电液伺服系统设计高性能的控制器并不容易。因为设计人员很可能会遇到很多的模型不确定性，包括结构不确定性(参数不确定性)和非结构不确定性等未建模的非线性。这些不确定性因素可能会严重恶化能够取得的控制性能，从而导致低控制精度，极限环震荡，甚至不稳定性。对于已知的非线性，可以通过反馈线性化技术处理。但是，无论动态非线性和参数识别的如何准确的数学模型，都不可能得到实际非线性系统的整个非线性行为和确切的参数，进而进行完美的补偿。始终存在着不能够用明确的函数来模拟的参数偏差和未建模非线性。这些不确定性因素增加了控制系统的设计难度。为了提高电液系统的跟踪性能，设计人员对许多先进的非线性控制器进行了研究，如鲁棒自适应控制，自适应鲁棒控制(ARC)，滑模控制等等。特别是自适应鲁棒控制已被应用到多种工程实际中，虽然都取得了优异的跟踪性能，但是这种高精度的控制性能有可能是通过大的反馈增益取得的。

因此如何在取得高精度控制的同时，又能大大降低反馈增益系数是一个急需要解决的问题。

发明内容

本发明为解决电液伺服伺服系统中参数确定性和不确定非线性问题，提出一种基于干扰估计的电液伺服系统自适应鲁棒控制方法。

本发明的上述目的通过独立权利要求的技术特征实现，从属权利要求以另选或有利的方式发展独立权利要求的技术特征。

为达成上述目的，本发明提出一种基于干扰估计的电液伺服系统自适应鲁棒控制方法，该方法包括以下步骤：

步骤一、建立双出杆液压缸位置伺服系统模型为：

其中y为负载位移，m表示惯性负载，P_L＝P₁-P₂是负载驱动压力，P₁和P₂分别为液压缸的两腔压力，A为活塞杆有效工作面积，b代表粘性摩擦系数，f代表其他未建模干扰，包括非线性摩擦、外部干扰以及未建模动态；

液压缸负载压力动态方程为：

其中V_t分别为液压缸两腔总有效容积，C_t为液压缸泄露系数，Q_L＝(Q₁+Q₂)/2是负载流量，Q₁液压缸无杆腔供油流量，Q₂为液压缸有杆腔回油流量；Q_L为伺服阀阀芯位移x_v的函数，表示为：

其中为流量伺服阀的增益系数，C_d为伺服阀的流量系数，w为伺服阀的面积梯度；ρ为液压油的密度,P_s为供油压力，P_r为回油压力，sign(x_v)表示为：

假设伺服阀阀芯位移正比于控制输入u，即，x_v＝k_iu，其中k_i>0是比例系数，u是控制输入电压；

前述等式(3)转化为

其中k_t＝k_qk_i表示总的流量增益；

定义状态变量那么整个系统转化为下述状态空间形式：

定义未知参数集θ＝[θ₁,θ₂,θ₃,θ₄]^T，其中θ₁＝b/m，θ₂＝4β_ek_t/mV_t，θ₃＝4β_e；A²/mV_t，θ₄＝4β_eC_t/V_t，d(x,t)＝f/m表示集中干扰；