[發明專利]一種電靜液作動系統雙閉環模型參考自適應控制方法

有效

• 申請號: 201710678849.8
• 申請日: 2017-08-10
• 公開（公告）號: CN107315350B
• 公開（公告）日: 2020-01-31
• 發明（設計）人: 張揚;郭一楠;鞏敦衛;王曄楓;程偉;何勇
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 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

本發明公開了一種電靜液作動系統雙閉環模型參考自適應控制方法，首先構建作動器壓差內環控制系統，提高電靜液作動器的阻尼；在作動器壓差內環控制系統中，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；采用模型參考自適應控制方法，提高對作動系統固有不確定性的適應能力；利用基于信號的控制輸出補償器，對自適應調節器的等效輸出控制量進行補償，得到補償后的自適應調節器等效輸出，提高小信號任務指令下的系統響應精度和靈敏度。本發明方法，可以根據實際工況靈活調節系統動態性能，改善大信號任務指令下的響應快速性，顯著提高小信號任務指令下的系統靈敏度與精度。

技術領域

本發明涉及一種電靜液作動器的控制方法，具體涉及一種電靜液作動系統雙閉環模型參考自適應控制方法。

技術背景

電靜液作動器是一種新型作動器，其具有體積小、可靠性高、重量輕、效率高、管路結構簡單等優點，在頂升系統、支護系統、飛控系統、先進制造等領域有著廣闊的使用前景。但由于電機和泵的轉動慣量大，同時其頻寬和剛度不足，閥自身的死區特性，以及子機構本身所具有的非線性因素，長期運行造成的油溫、密度等參數漂移等不確定因素都會影響系統的控制性能。特別是，在小信號任務下，當存在外部干擾時，系統的定位精度和響應速度往往不能滿足控制需求。為此，有必要采用恰當的控制方法，提高系統的動靜態特性，以滿足對電靜液作動系統具有高性能需求的應用領域。

目前，面向電動靜液作動器的控制方法主要有：PID控制、滑?？刂?、遺傳算法等。文獻(張振，李海軍，諸德放.EHA反饋線性化最優滑模面雙模糊滑?？刂芠J].北京航空航天大學學報，2016,42(7):1398-1405)提出一種基于反饋線性化最優滑模面的雙模糊滑模控制方法。該方法雖然很好的保證了系統的跟蹤性能，并且采用模糊控制算法消弱了抖振，但是抖振對系統的控制品質依然存在影響。文獻(馬紀明，付永領，李軍，高波.一體化電動靜液作動器(EHA)的設計與仿真分析[J].航空學報，2005,26(1):79-83)對電動靜液系統采用PID控制器實現系統的位置控制。仿真結果表明，系統調節時間為1秒左右；當在2秒添加負載后，受擾動后的調節時間為0.5秒。顯然，系統的快速性和抗擾性還可以進一步加以改善和提升，從而滿足某些應用領域中電靜液作動系統的高性能需求。文獻(謝鵬，張紅梅.基于自適應遺傳算法的EHA控制器優化設計[J].傳感技術學報，2016,29(6):909-914.)提出一種基于自適應遺傳算法的電動靜液控制器。實驗表明，采用該算法后，系統的快速性、精確度與穩定性都有所改善。但是，將遺傳算法等智能優化算法用于解決電靜液系統的實時控制問題還存在一定困難。另外，該算法所呈現的結果中伴有4.76％的超調，其控制性能有待于進一步提升，以拓展其適用范圍。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：克服現有技術存在的缺陷，提出了一種電靜液作動系統雙閉環模型參考自適應控制方法，針對電靜液作動系統，面向不同的信號任務，采用雙閉環模型參考自適應控制方法，提高電靜液作動系統的運行質量，改善系統的動態響應性能和魯棒性。

為了實現上述目的，本發明提出的電靜液作動系統雙閉環模型參考自適應控制方法，具體步驟如下：

步驟1.構建作動器壓差內環控制系統，提高電靜液作動器的阻尼。

步驟2.在作動器壓差內環控制系統中，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。

步驟3.設置模型參考自適應外環控制系統，采用模型參考自適應控制方法，提高對作動系統固有不確定性的適應能力。

步驟4.利用基于信號的控制輸出補償器，對步驟3自適應調節器的等效輸出控制量進行補償，得到補償后的自適應調節器等效輸出，提高小信號任務指令下的系統響應精度和靈敏度。

步驟1所述構建作動器壓差內環控制系統，提高電靜液作動器的阻尼，具體步驟如下：