[发明专利]一种集成式液压制动系统伺服位移控制方法

权利要求书

1.一种集成式液压制动系统伺服位移控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、建立面向控制器设计的集成式液压制动系统模型，生成丝杠轴处的完整动力学平衡方程；

步骤二、利用反步法理论和滑模变结构理论设计高精度的集成式液压制动系统伺服位移控制器；

步骤三、采用自适应径向基神经网络补偿集成式液压制动系统面临的不确定扰动；

所述集成式液压制动系统模型包括电机模型、传动机构模型和液压模型；所述步骤一的具体方法如下：

11)面贴式永磁同步电机的转矩平衡方程为：

式中，T_m表示电机的输出轴转矩；T_e表示电机的输入电磁转矩；T_mf表示电机的摩擦转矩；J₁表示电机的转动惯量；表示电机的机械角加速度；

面贴式永磁同步电机的输入电磁转矩表示为：

式中，T_e表示电机的输入电磁转矩；P_n表示电机的磁极对数；φ_f表示电机转子的永磁体磁链；i_q表示电机的转矩轴电流；

12)两级传动机构将电机的输出轴转矩T_m传递至丝杠上形成丝杠轴的水平伺服动力，表示为：

式中，F_m表示丝杠轴的水平伺服动力；s表示滚珠丝杆导程；η表示行星齿轮减速比；T_m表示电机的输出轴转矩；

13)根据电机的旋转运动和传动系统关系，可以得到丝杠轴的水平位移为：

式中，θ_m表示电机的机械角；s表示滚珠丝杆导程，η表示行星齿轮减速比，y表示丝杠的水平位移；

14)将参与制动过程的零部件均换算至丝杠轴水平位移处的等效质量，即：

ω₂＝η·ω₃＝η·ω₄ (6)

式中，m_E表示丝杠轴处除了电机转动惯量外的等效质量；J₂表示太阳齿轮的转动惯量；J₃表示行星齿轮的转动惯量；J₄表示滚珠丝杠螺母的转动惯量；m₅表示丝杠轴的质量；ω₂表示太阳齿轮的角速度；ω₃表示行星齿轮的角速度；ω₄表示滚珠丝杠螺母的角速度；v₅表示丝杠轴的水平速度；

15)根据丝杠轴处的动力学平衡关系，得到：

F_h＝P_h·A_m (9)

式中，m_E表示丝杠处电机转动惯量外的等效质量；表示丝杠轴的水平加速度；F_m表示丝杠轴的水平伺服动力；F_h表示丝杠轴受到的液压负载力；F_f表示丝杠轴受到的摩擦阻力；P_h表示液压系统压力；A_m表示制动主缸截面积；

16)将30mm/s丝杠轴输入水平速度下的液压系统丝杠轴输入位移与制动液压力之间的关系曲线作为液压制动系统模型，那么液压制动系统模型表示为：

式中，P_h表示液压系统压力；A和B表示液压系统模型拟合参数；y表示丝杠轴的水平位移；a和b表示液压系统模型拟合基本参数；△a和△b表示液压系统模型拟合不确定参数的理想值；

17)将公式(3)(4)(5)(9)(10)代入(8)中，得到丝杠轴处的完整动力学平衡方程：

式中，表示丝杠轴处完整的等效质量；表示丝杠轴的水平加速度；s表示滚珠丝杆导程；η表示行星齿轮减速比；T_e表示电机的输入电磁转矩；A和B表示液压系统模型拟合参数；y表示丝杠轴的水平位移；A_m表示制动主缸截面积；F_f表示丝杠轴受到的摩擦阻力；T_mf表示电机的摩擦转矩；m_E表示丝杠轴处除了电机转动惯量外的等效质量；J₁表示电机的转动惯量。