[发明专利]一种基于干扰补偿的电液位置伺服系统控制方法

说明书

本发明公开了一种基于干扰补偿的电液位置伺服系统控制方法，属于电液位置伺服控制领域，包括以下步骤：建立电液位置伺服系统数学模型；建立干扰项观测器的数学模型；设计基于干扰补偿的电液位置伺服系统控制器；运用李亚普诺夫稳定性理论进行稳定性证明。本发明通过模型补偿的方法来估计并补偿电液伺服系统中存在的匹配与非匹配扰动，能有效提升系统性能；本发明中的干扰估计方法方便易行，有利于实际生产实施，对比仿真结果验证了控制器的有效性。

技术领域

本发明涉及电液位置伺服系统领域，具体涉及一种基于干扰补偿的电液位置伺服系统控制方法。

背景技术

电液伺服系统具有传动力矩大、传动效率高等突出优点，广泛应用于各个重要工业领域，如工程机械、机床、航空航天等。随着这些领域的快速发展，对电液系统位置跟踪性能的要求也越来越高，系统的性能与控制器的设计密切相关。电液伺服系统是一个典型的非线性系统，在设计控制器的过程中会面临许多建模不确定性包括参数不确定性和未建模干扰等，其中和控制器控制输入通过同一通道进入系统的干扰称为匹配扰动，和控制器控制输入通过不同通道进入系统的干扰称为不匹配扰动。这些建模不确定性可能会严重恶化期望的控制性能，导致不理想的控制精度，从而使控制器的设计变得困难。

面对电液伺服系统中的这些模型不确定性，众多学者提出了相应的控制器设计方法。通过引进参数自适应方法来克服控制器设计过程中参数不确定性的问题。通过鲁棒控制方法来克服控制器设计过程中存在的其他未建模干扰问题。然而在鲁棒控制方法中，主要通过设计控制器的增益来抑制干扰对控制性能的干扰，当面对大的扰动时，为了保证系统的稳定性，控制器的增益必须增大，这样会使得系统的跟踪性能变差。

通过扰动观测器来观测未建模干扰，然后在控制器设计过程中利用干扰估计值对干扰进行补偿可以取得良好的效果。既保证了系统的稳定性，也提高了系统的位置跟踪性能。现有的一些干扰观测器大部分只能观测匹配扰动，而不能观测匹配扰动。一些观测器可以同时观测两种扰动，但是设计过程又特别繁琐，不利于工程实践。所以急需一种既可以同时观测匹配和非匹配扰动，又简单易行的电液位置伺服系统干扰观测补偿控制方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于干扰补偿的电液位置伺服系统控制方法，从而可以补偿匹配与非匹配干扰，提高电液伺服系统的控制精度。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于干扰补偿的电液位置伺服系统控制方法，包括以下步骤：

步骤1，建立电液位置伺服系统数学模型；

步骤2，建立干扰项观测器的数学模型；

步骤3，设计基于干扰补偿的电液位置伺服系统控制器；

步骤4，运用李亚普诺夫稳定性理论进行稳定性证明。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：(1)通过模型补偿的方法来估计并补偿电液伺服系统中存在的匹配与非匹配扰动；(2)本发明中的干扰估计方法非常方便易行，有利于实际生产实施。

附图说明

图1是电液位置伺服系统模型图。

图2是位置指令信号图。

图3是两种控制器跟踪误差随时间变化的曲线图。

图4是在本发明所设计控制器作用下干扰d₁的估计和估计误差图。

图5是在本发明所设计控制器作用下干扰d₂的估计和估计误差图。

图6是本发明所设计的控制器其控制输入随时间变化的曲线图。

具体实施方式

本发明提供一种简便易实施的电液伺服系统干扰观测器设计方法，从而可以补偿匹配与非匹配干扰，提高电液伺服系统的控制精度。