[发明专利]舵机电液加载系统智能控制方法

说明书

技术领域

本发明属于控制系统仿真技术领域，具体是涉及一种舵机电液加载系统智能控制方法。

背景技术

飞行控制系统的地面仿真模拟试验作为一种科学的实验方法，在飞行装置的研究设计、改进改型等方面都得到日益广泛的应用。在实验室条件下，通常使用电液加载系统模拟舵机在飞行过程中所受到的各种力载荷的变化情况，主要用于研究力载荷对控制系统工作性能的影响，完成静态、动态技术指标的检查和测试，从而将经典的自破坏性全实物试验转化为实验室条件下的预测性研究，具有良好的可控性、无破坏性、操作简单方便的优点。图1为一种目前常用的舵机电液加载系统结构示意图。如图1所示，其包括控制器1、电液伺服阀2、阀控液压缸3、弹簧装置4、力传感器6、位移传感器7；其中：控制器1与电液伺服阀2、力传感器6和位移传感器7相连接；电液伺服阀2依次通过阀控液压缸3和弹簧装置4与舵机5相连接；舵机5同时与力传感器6、位移传感器7相连接。其工作原理是：力传感器6和位移传感器7实时采集舵机5的误差信息e和系统输出信号y，然后传送给控制器1，控制器1据此计算出加载指令信号，并通过调节电液伺服阀2腔体压力的方式驱动阀控液压缸3运动，产生加载力，经由弹簧装置4加载到舵机5上，舵机5根据指令信号进行相应运动。但是，由于这种舵机电液加载系统是一个典型的被动式力伺服控制系统，其中舵机5的主动运动会使该系统产生多余力。多余力具有强度大、时时存在、随舵机5运动状态连续变化的特性。多余力的存在不仅会严重影响系统的控制性能和加载精度，而且对系统的抗干扰性、响应速度等许多重要技术指标都有不利影响。

考虑到采用单神经元PID调整参数时，由于所需的辨识信息不够精确，所以导致其控制精度不能满足系统要求。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种能够抑制舵机电液加载系统的多余力，提高系统的加载精度、响应速度的舵机电液加载系统智能控制方法。

为了达到上述目的，舵机电液加载系统智能控制方法中的舵机电液加载系统包括控制器、电液伺服阀、阀控液压缸、弹簧装置、力传感器、位移传感器；其中：控制器与电液伺服阀、力传感器和位移传感器相连接；电液伺服阀依次通过阀控液压缸和弹簧装置与舵机相连接；舵机同时与力传感器、位移传感器相连接；所述的舵机电液加载系统智能控制方法包括按顺序进行的下列步骤：

1)控制器采用蚁群聚类算法得到包括聚类个数和聚类中心在内的聚类信息；

2)RBF神经网络以上述聚类个数和聚类中心作为其隐含层神经元个数和隐含层神经元中心，将从力传感器和位移传感器输出的误差信息e和系统输出信号y作为一个对输入(e,y)，采用最近邻聚类算法对舵机电液加载系统进行在线辨识，得到RBF神经网络的输出；

3)单神经元PID利用上述RBF神经网络提供的Jacobian信息，通过梯度下降法对其控制参数k_p、k_i、k_d进行在线自整定，最终输出加载力指令信号给电液伺服阀，以驱动阀控液压缸运动，产生加载力，经由弹簧装置加载到舵机上，最后舵机根据该指令信号进行相应运动。

在步骤1)中，所述的控制器采用蚁群聚类算法得到包括聚类个数和聚类中心在内的聚类信息的方法是：通过大量现场试验，获得舵机电液加载系统的输入输出实验样本数据，设定每个人工蚂蚁，即agent代表一个输入输出实验样本数据，其根据舒适度函数和激活概率函数不停地寻找合适位置，从而使得agent动态自组织地形成聚类，其次根据agent_i的学习规则判断其属于“睡眠”状态或者“活跃”状态；若agent为“活跃”状态，即未找到合适位置，则继续寻找；若agent为“睡眠”状态，即找到合适的位置，则停止寻找；最后判断相异度，若相异度未达到设定值则调整激活阈值，若达到设定值则输出聚类信息，包括聚类个数和聚类中心。