[发明专利]一种基于反步控制的多电液伺服执行器跟踪同步控制方法

说明书

本发明公开了一种基于反步控制的多电液伺服执行器跟踪同步控制方法，该方法包括将多电液伺服执行器数学模型转换为含不确定项的严格反馈数学模型，获取电液伺服机构的反馈数据，设计多电液伺服执行器分布式跟踪同步协议，采用高增益不确定项观测器对不确定项进行估计，确定反步控制律，根据反步控制律对非对称电液伺服机构进行实时驱动。本发明基于邻域信息来设计分布式跟踪同步协议，建立高增益不确定项观测器来对液压参数不确定性和未知外负载干扰组成的不确定项进行估计，实现多个电液伺服系统协同控制，其输出均能够跟踪期望位移指令，提高了多个电液伺服系统的动态跟踪性能和协调能力。

技术领域

本发明属于多个非对称液压缸执行机构的协同控制技术领域，具体涉及一种同时存在液压参数不确定性和未知外负载干扰情况下多个电液伺服执行器的跟踪同步控制方法。

背景技术

电液伺服系统是指以伺服元件(伺服阀或伺服泵)为控制核心的液压控制系统，主要由电信号处理装置和液压动力机构组成。典型电液伺服系统组成元件如下：(1)给定元件。它可以是机械装置，如凸轮、连杆等，提供位移信号；也可是电气元件，如电位计等，提供电压信号；(2)反馈检测元件。用来检测执行元件的实际输出量，并转换成反馈信号。它可以是机械装置，如齿轮副、连杆等；也可是电气元件，如电位计、测速发电机等；(3)比较元件。用来比较指令信号和反馈信号，并得出误差信号。实际中一般没有专门的比较元件，而是由某一结构元件兼职完成；(4)放大、转换元件。将比较元件所得的误差信号放大，并转换成电信号或液压信号(压力、流量)。它可以是电放大器、电液伺服阀等；(5)执行元件。将液压能转变为机械能，产生直线运动或旋转运动，并直接控制被控对象。一般指液压缸或液压马达；(6)被控制对象。指系统的负载，如工作台等。

电液伺服系统的基本原理是：反馈信号与输入信号相比较得出偏差信号，利用该偏差信号控制液压能源输入到系统的能量，使系统向着减小偏差的方向变化，直至偏差等于零或足够小，从而使系统的实际输出与希望值相符。

随着电液伺服系统在工程领域中的应用日益扩大，大型设备对于负载能力的要求不断增加，多个电液伺服系统协同作用共同驱动的需求日益增加；而现有研究大多针对单个电液伺服执行器，而缺少对多个非对称液压缸执行机构的协同控制的研究。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种基于反步控制的多电液伺服执行器跟踪同步控制方法，实现含有参数不确定性和未知外负载干扰的多个电液伺服执行器的跟踪同步，并提高多电液伺服控制系统的动态跟踪性能。

为实现上述目的，本发明提供一种基于反步控制的多电液伺服执行器跟踪同步控制方法，包括以下步骤：

S1、建立多电液伺服执行器数学模型，并转换为含不确定项的严格反馈数学模型；

S2、驱动电液伺服机构，实时获取电液伺服机构的反馈数据；

S3、设计多电液伺服执行器分布式跟踪同步协议；

S4、采用高增益不确定项观测器对严格反馈数学模型不确定项进行估计；

S5、基于李雅普洛夫能量函数，并结合分布式跟踪同步协议、反馈数据、系统误差和不确定项估计值计算反步控制律；

S6、根据反步控制律对非对称电液伺服机构进行实时驱动。

优选地，所述步骤S1中，建立第i个非对称多电液伺服执行器数学模型表示为：