[发明专利]一种气动伺服加载系统的非线性复合控制方法

摘要

本发明公开了一种气动伺服加载系统的非线性复合控制方法，该方法采用反馈线性化，通过极点配置，消除气动伺服加载系统的不稳定极点，使系统收敛；针对系统对自身以及外界的动态不确定性，存在不能确保鲁棒性的缺陷，采用李雅普诺夫再设计方法使系统即使存在较大的动态不确定性时，具有鲁棒性。且方法采用ITAE优化控制算法，能同时保证系统的快速性和跟踪精度的要求。

主权项

1.一种气动伺服加载系统的非线性复合控制方法，其特征在于：包括以下步骤，1)设计气动伺服加载控制系统；2)建立系统动力学和热力学平衡方程，并得出系统误差表达式；3)设计一个状态变换和一个输入变换，将系统误差由非线性控制转为线性线性定常控制；4)利用李雅普诺夫方法降低系统误差控制存在的动态不确定性；5)采用ITAE优化控制算法，保证系统误差控制的快速性和跟踪进度；其中，所述步骤2)的具体过程如下：21)在理想的假设条件下，利用流量连续方程和系统热力学方程，根据质量守恒定律，得出气动马达两腔的状态方程式中，R表示空气的气体常数，T₁₁为马达I腔的温度，P_s表示气源压强，p₀表示大气压强，P₁₁为马达I腔的压强，P₂₁为马达Ⅱ腔的压强，表示质量流量变化率，V₁₁＝D_m(θ₁₀+θ₀)，V₁₂＝D_m(θ₂₀+φ‑θ₀)，S_1in，S_1out为比例阀进气口的有效开口面积；S_2in，S_2out为比例阀进排气口的有效开口面积，其中S_1in＝S_2out，S_1out＝S_2in；22)将两腔状态方程转为仿射型形式：其中：其中：k＝1.4表示空气的比热，P_i表示气动摆动马达两腔的压强；u_i表示比例流量阀的控制电压信号；P_u表示小孔上游的压强；P_d表示小孔下游的压强；P_cr表示临界压力比；p₀表示大气压强；P_s表示气源压强；R表示空气的气体常数；θ表示马达的旋转角度；表示马达叶片的角速度；T表示马达两腔在工作过程中的温度，t表示时间；23)由两腔状态方程的仿射型形式得出两腔压强差产生的力矩表达式：式中，D_m表示马达的排量，u是控制量输入，即伺服阀输入信号；24)将两腔压强差产生的力矩表达式转化为仿射型形式：