[發(fā)明專利]一種電靜液作動系統(tǒng)雙閉環(huán)模型參考自適應控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710678849.8
• 申請日: 2017-08-10
• 公開（公告）號: CN107315350B
• 公開（公告）日: 2020-01-31
• 發(fā)明（設計）人: 張揚;郭一楠;鞏敦衛(wèi);王曄楓;程偉;何勇
• 申請（專利權）人: 中國礦業(yè)大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 32237 江蘇圣典律師事務所
• 代理人: 程化銘

1.一種電靜液作動系統(tǒng)雙閉環(huán)模型參考自適應控制方法，其步驟如下：

步驟1.構建作動器壓差內(nèi)環(huán)控制系統(tǒng)，提高電靜液作動器的阻尼；具體步驟如下：

電靜液作動器傳遞函數(shù)為：

其中，ζ₀為系統(tǒng)相對阻尼系數(shù)；ω₀為系統(tǒng)固有頻率；K_fr為前向速度放大系數(shù)；s為傳遞函數(shù)的復變量；X為輸出量；U為輸入量；

提取作動器壓差，采用比例控制器，構建作動器壓差內(nèi)環(huán)控制系統(tǒng)；內(nèi)環(huán)控制系統(tǒng)傳遞函數(shù)為：

其中，K_up為壓差反饋放大系數(shù)，K_c為控制器比例增益；m為活塞上的慣性質量；A為作動筒的活塞面積；

步驟2.在作動器壓差內(nèi)環(huán)控制系統(tǒng)中，增設反饋通道高通濾波器，消除電靜液作動器阻尼升高引起的剛度下降；其步驟如下：

在壓差內(nèi)環(huán)控制系統(tǒng)中，增設反饋通道高通濾波器，根據(jù)系統(tǒng)固有頻率確定高通濾波器的截止頻率，消弱低頻段壓差反饋信號，改善系統(tǒng)響應的穩(wěn)態(tài)誤差；

增加濾波器后的等效內(nèi)環(huán)傳遞函數(shù)為：

其中：ω_HPF為高通濾波器的截止頻率；

步驟3.設置模型參考自適應外環(huán)控制系統(tǒng)，采用模型參考自適應控制方法，提高對作動系統(tǒng)固有不確定性的適應能力；其步驟如下：

首先，定義參考模型：

其中，A_M為n×n維矩陣，為參考模型的系統(tǒng)矩陣；B_M為n×m維矩陣，為參考模型的控制矩陣；x_M為n維參考模型的狀態(tài)向量；為x_M的導數(shù)；g為m維輸入向量；

其次，得到參考模型輸出與實際系統(tǒng)輸出之間的偏差e，記為：

e＝x-x_M

其中，x為系統(tǒng)狀態(tài)向量；

再次，根據(jù)李雅普諾夫方程，得到自適應調節(jié)器的輸出控制量為：

其中，sign為符號函數(shù)；為B_M的轉置矩陣；P為對稱正定矩陣，通過求解李亞普諾夫方程確定；h＝const＞0；

最后，確定自適應調節(jié)器的等效輸出控制量為：

z′＝hSat(k₁e+T₁ε)

其中，Sat為連續(xù)飽和函數(shù)；k₁為常數(shù)矩陣；T₁與T₂為平均濾波器時間常數(shù)的對角陣；ε為適應信號；為ε的一階導數(shù)；為e的一階導數(shù)；

步驟4.利用基于信號的控制輸出補償器，對自適應調節(jié)器的等效輸出控制量進行補償，得到補償后的自適應調節(jié)器等效輸出，提高小信號任務指令下的系統(tǒng)響應精度和靈敏度；

所述利用基于信號的控制輸出補償器，對自適應調節(jié)器的等效輸出控制量進行補償，其步驟是：

補償器采用信號相關的分段函數(shù)：

其中，K₁與K₂為分段點，用于劃分信號任務指令的大小；a₁與a₂補償強度；b₁與b₂為階段補償?shù)幕鶞手担籧為補償峰值；

補償后的自適應調節(jié)器等效輸出為:

z″＝z′×Δz。