[发明专利]基于参考模型的电液伺服位移跟踪试验装置及控制方法

权利要求书

1.一种基于参考模型的电液伺服位移跟踪试验装置，其特征在于：包括板状机架(9)、通过滑轨(2)设置在机架(9)上的负载装置(5)、分别设置在负载装置(5)左右两侧的对称液压缸(3)和非对称液压缸(6)；所述对称液压缸(3)侧设置第一位移传感器(1)和拉压力传感器(4)；所述非对称液压缸(6)侧设置第二位移传感器(7)；所述负载装置(5)通过与对称液压缸(3)或非对称液压缸(6)连接，实现不同加载下的位移输出与力输出。

2.根据权利要求1所述的基于参考模型的电液伺服位移跟踪试验装置，其特征在于：所述对称液压缸(3)通过第一固定装置(8)水平固定在机架(9)左侧，向右设置第一液压杆(11)；所述第一液压杆(11)的伸出端设置用于与负载装置(5)连接的拉压力传感器(4)，所述第一液压杆(11)的杆身与平行设置在机架(9)上的第一位移传感器(1)上的滑块固定连接。

3.根据权利要求1所述的基于参考模型的电液伺服位移跟踪试验装置，其特征在于：所述非对称液压缸(6)通过第二固定装置(10)水平固定在机架(9)右侧，向左设置第二液压杆(12)；所述第二液压杆(12)的伸出端设置用于与负载装置(5)连接的螺孔，通过螺柱与负载装置(5)连接；所述第二液压杆(12)的杆身与平行设置在机架(9)上的第二位移传感器(7)上的滑块固定连接。

4.一种基于参考模型的电液伺服位移跟踪控制方法，其特征在于：应用如权利要求1～3任一项所述的一种基于参考模型的电液伺服位移跟踪试验装置，包括以下步骤：

S1、采用理想参考系统的扰动观测器对电液伺服位置跟踪系统中的不确定参数和未知扰动进行观测，并设计控制律对扰动进行补偿；

S2、采用不同的加载波形进行加载试验；

S3、采集电液伺服位移跟踪试验装置的位移信号，由控制柜传送给工控机进行实时显示与控制。

5.根据权利要求4所述的基于参考模型的电液伺服位移跟踪控制方法，其特征在于：S1中包括以下步骤：

S1.1根据对称液压缸电液伺服系统的特征方程进行建模，得到电液伺服位置跟踪系统的状态空间方程；

S1.2根据电液伺服系统的状态空间方程建立三阶理想参考系统，用于输出理想参考系统的位移；

S1.3将理想参考系统的输出与实际系统输出作差得到偏差，根据偏差构建扰动观测器，设计控制律对总扰动进行补偿使实际系统输出跟踪给定输入。

6.根据权利要求5所述的基于参考模型的电液伺服位移跟踪控制方法，其特征在于：S1.1中，将对称液压缸电液伺服系统由一个非线性的三阶模型表示，取x＝[x₁ x₂ x₃]为系统状态变量，其中，x₁＝x_p，则系统的状态方程为

式中：

其中，K_ce为系统的总流量压力放大系数；A为液压缸活塞有效面积；m为液压系统的负载质量，包括液压缸活塞的质量和外部负载两部分；x_p为系统输出位移；B为系统粘性阻尼系数；F_l为系统所有未知干扰力的总和；V_t为系统总液压腔压缩容积，包括左右缸两部分容积和进油和出油的动态流量，但因液压缸为对称液压缸进油和出油流量相同可抵消,则V_t＝V₁+V₂，V₁、V₂分别为左右缸的容积；β_e为液压油有效体积弹性模量；K_sv为伺服阀放大系数；K_e为伺服放大器系数；

将状态方程中的所有带有不确定参数和未知扰动的项合并为总扰动f，则电液伺服位置跟踪系统的状态空间方程转换为