[發明專利]一種針對液壓驅動單元基于位置的阻抗控制方法及系統

有效

• 申請號: 201811226564.1
• 申請日: 2018-10-22
• 公開（公告）號: CN109210037B
• 公開（公告）日: 2019-08-09
• 發明（設計）人: 巴凱先;俞濱;馬國梁;金正國;孔祥東
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: F15B21/08
• 分類號: F15B21/08;B62D57/032
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 程華

1.一種針對液壓驅動單元基于位置的阻抗控制方法，其特征在于，所述方法包括：

獲取傳統的基于位置的阻抗控制動態剛度組成信息；

對所述組成信息進行分析，得到位置控制內環的剛度組成，具體包括：

對所述組成信息進行分析，得到系統固有環節引起的由外干擾位置至輸出力的第一動態剛度信息和系統位置閉環控制等效產生的第二動態剛度信息；

根據所述第一動態剛度信息和所述第二動態剛度信息，確定位置控制內環的剛度組成；所述剛度組成包括固有動態剛度和等效動態剛度；

根據所述剛度組成，設計動態柔順復合控制器；

根據所述動態柔順復合控制器的信息，設計內環前饋補償控制器；

獲取所述動態柔順復合控制器和所述內環前饋補償控制器的復合控制策略；

根據所述復合控制策略控制基于位置的阻抗。

2.根據權利要求1所述的針對液壓驅動單元基于位置的阻抗控制方法，其特征在于，所述根據所述剛度組成，設計動態柔順復合控制器，具體包括：

根據所述固有動態剛度，設計前饋補償控制器

V_t為油缸總容積；K_axv為伺服閥增益；ω為伺服閥的固有頻率；ζ為伺服閥阻尼比；X_V為伺服閥閥芯位移；K_d為等效流量系數；p_s為系統供油壓力；p₀為系統回油壓力；C_ip為伺服缸的內泄漏系數；L為伺服缸活塞總行程；A_p為伺服缸有效活塞面積；β_e為有效體積彈性模量；s為拉氏變換因子。

根據所述等效動態剛度，設計自適應前饋補償控制器

其中，K_axv為伺服閥增益；ω為伺服閥的固有頻率；ζ為伺服閥阻尼比；X_V為伺服閥閥芯位移；p_s為系統供油壓力；p₀為系統回油壓力；U_e為輸入電壓；K_PI為PI控制器增益，K_c為壓力增益，K_q為流量增益，s為拉氏變換因子。

3.一種針對液壓驅動單元基于位置的阻抗控制系統，其特征在于，所述系統包括：

第一獲取模塊，用于獲取傳統的基于位置的阻抗控制動態剛度組成信息；

剛度組成確定模塊，用于對所述組成信息進行分析，得到位置控制內環的剛度組成，具體包括：

分析單元，用于對所述組成信息進行分析，得到系統固有環節引起的由外干擾位置至輸出力的第一動態剛度信息和系統位置閉環控制等效產生的第二動態剛度信息；

剛度組成確定單元，用于根據所述第一動態剛度信息和所述第二動態剛度信息，確定位置控制內環的剛度組成；所述剛度組成包括固有動態剛度和等效動態剛度；

第一控制器設置模塊，用于根據所述剛度組成，設計動態柔順復合控制器；

第二控制器設置模塊，用于根據所述動態柔順復合控制器的信息，設計內環前饋補償控制器；

第二獲取模塊，用于獲取所述動態柔順復合控制器和所述內環前饋補償控制器的復合控制策略；

阻抗控制模塊，用于根據所述復合控制策略控制基于位置的阻抗。

4.根據權利要求3所述的針對液壓驅動單元基于位置的阻抗控制系統，其特征在于，所述第一控制器設置模塊，具體包括：

第一前饋補償控制器設計單元，用于根據所述固有動態剛度，設計前饋補償控制器

V_t為油缸總容積；K_axv為伺服閥增益；ω為伺服閥的固有頻率；ζ為伺服閥阻尼比；X_V為伺服閥閥芯位移；K_d為等效流量系數；p_s為系統供油壓力；p₀為系統回油壓力；C_ip為伺服缸的內泄漏系數；L為伺服缸活塞總行程；A_p為伺服缸有效活塞面積；β_e為有效體積彈性模量；s為拉氏變換因子。

自適應前饋補償控制器設計單元，用于根據所述等效動態剛度，設計自適應前饋補償控制器

其中，K_axv為伺服閥增益；ω為伺服閥的固有頻率；ζ為伺服閥阻尼比；X_V為伺服閥閥芯位移；p_s為系統供油壓力；p₀為系統回油壓力；U_e為輸入電壓；K_PI為PI控制器增益，K_c為壓力增益，K_q為流量增益，s為拉氏變換因子。