[發(fā)明專利]一種高速電液比例調(diào)速系統(tǒng)的控制方法

無效

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• 申請日: 2011-11-07
• 公開（公告）號: CN102393645A
• 公開（公告）日: 2012-03-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 萬毅
• 申請（專利權(quán)）人: 溫州大學(xué)
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 溫州甌越專利代理有限公司 33211
• 代理人: 吳繼道

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于工業(yè)自動控制領(lǐng)域，尤其涉及一種高速電液比例調(diào)速系統(tǒng)的控制方法。

背景技術(shù)

電液比例調(diào)速控制系統(tǒng)在液壓控制技術(shù)中有著廣泛的應(yīng)用，但這類系統(tǒng)是復(fù)雜的非線性高階系統(tǒng)，具有環(huán)節(jié)多、非線性、回路間相互耦合等特點，這些因素增加了系統(tǒng)的控制難度，基于經(jīng)典控制算法的電液比例調(diào)速系統(tǒng)無法滿足系統(tǒng)的平穩(wěn)性和跟隨性要求，特別是隨著控制過程和系統(tǒng)越來越復(fù)雜以及對不確定性、時變、高度非線性的高速電液比例調(diào)速的控制對象，采用傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)工具，在理論和應(yīng)用上都存在較大的局限性。因此，高速電液比例系統(tǒng)的調(diào)速控制性能和控制算法的研究已成為國內(nèi)外學(xué)者的研究熱點。

在研究成果中，有學(xué)者利用時域最佳校正PID控制、頻域最佳校正PID控制、多目標最佳參數(shù)估計校正PID控制(OPEPID)、魯棒SRIV控制算法和自動在線調(diào)整的PID算法(ATPID)用于比例速度控制系統(tǒng)。為了改善電液控制的魯棒性。

在大范圍變化的負載和外部干擾波動的環(huán)境下，有學(xué)者使用二個非線性微分器來獲得高質(zhì)量微分信號，然后通過建立非線性增益函數(shù)和用經(jīng)驗公式來確定增益的范圍，來保持電液壓力控制系統(tǒng)的控制性能。最近的文獻通過NLPN閥逆輸入狀態(tài)映射進行學(xué)習(xí)，并把這種映射結(jié)果反饋到控制系統(tǒng)中，電液提升閾(EHPV)的速度跟蹤性能得到了大大的提高。針對電液比例方向節(jié)流閥特有的變流量死區(qū)特性，研究提出了一種基于數(shù)字控制的變死區(qū)自學(xué)習(xí)補償方法，該方法的基本思想是以系統(tǒng)的定位誤差微目標，用自學(xué)習(xí)機理，通過在線搜索，判斷是否達到期望的定位精度或系統(tǒng)是否產(chǎn)生振蕩以確定死區(qū)補償值。并對自學(xué)習(xí)補償、欠補償和未補償三種情況進行了實驗研究。結(jié)果表明，該控制策略較大地提高了電液比例速度控制的精度和抗干擾能力。

以上方法都是在傳統(tǒng)控制方法基礎(chǔ)上進行了一些改進和完善，對高速電液比例調(diào)速控制系統(tǒng)具有高度非線性和時變的特點，它們都不能從根本上解決系統(tǒng)的平穩(wěn)性問題和滿足高精度跟隨性要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種新的高速電液比例調(diào)速系統(tǒng)的控制方法。該控制方法基于最小二乘支持向量機和遺傳算法，實現(xiàn)了動態(tài)自適應(yīng)電液比例最小二乘支持向量機正逆控制和遺傳算法滾動優(yōu)化預(yù)測控制相融合的調(diào)速控制，使高速電液比例調(diào)速系統(tǒng)達到了理想的跟蹤效果。

本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種高速電液比例調(diào)速系統(tǒng)的控制方法，包括以下步驟：

(1)初始化最小二乘支持向量機的模型參數(shù)，所述模型參數(shù)包括懲罰系數(shù)γ和核函數(shù)的參數(shù)σ；

(2)確定高速電液比例調(diào)速系統(tǒng)的系統(tǒng)參數(shù)，所述系統(tǒng)參數(shù)包括Q，R，P和M，其中P是預(yù)測時域長度，M是控制時域長度，Q和R為權(quán)系數(shù)矩陣；

(3)在當前時刻k，計算高速電液比例調(diào)速系統(tǒng)的實際輸出與辨識模型的輸出誤差e(k)；

(4)在線優(yōu)化最小二乘支持向量機；

(5)在線辨識所述高速電液比例系統(tǒng)的最佳逼近模型，將該最佳逼近模型作為辨識模型，將該辨識模型的逆模型作為支持向量機控制量；

(6)根據(jù)所述高速電液比例調(diào)速系統(tǒng)的參考軌跡方程式，計算出當前期望輸出v_r(k+1)；

(7)根據(jù)所述高速電液比例調(diào)速系統(tǒng)的最佳逼近模型和輸出誤差e(k)，計算得到當前模型輸出v_r(k+1)及閉環(huán)預(yù)測輸出v_p(k+1)＝v_m(k+1)+he(k)，其中h為誤差修正系數(shù)，h＝0.91～0.98；

(8)根據(jù)當前期望輸出v_r(k+1)和閉環(huán)預(yù)測輸出v_p(k+1))，采用遺傳算法滾動優(yōu)化策略求取最優(yōu)控制量；

(9)對支持向量機控制量和最優(yōu)控制量進行優(yōu)化補償和復(fù)合，得到復(fù)合輸出控制量。

(10)將復(fù)合輸出控制量作用于所述高速電液比例調(diào)速系統(tǒng)；

(11)反復(fù)執(zhí)行步驟(3)-(10)，直到控制結(jié)束。

進一步的，步驟(4)中采用不完全交叉驗證網(wǎng)格搜索法在線優(yōu)化最小二乘支持向量機。

進一步的，步驟(4)之后還包括誤差指標計算步驟，若誤差指標超過預(yù)先設(shè)定的范圍，則執(zhí)行步驟(5)；否則，跳入步驟(6)。

進一步的，在高速電液比例調(diào)速系統(tǒng)的反饋通道設(shè)置一反饋濾波器G_f(z^-1)，其中0≤a_f≤1。