[發明專利]一種電靜液作動器的控制方法及系統

有效

• 申請號: 202010025405.6
• 申請日: 2020-01-10
• 公開（公告）號: CN111240196B
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發明（設計）人: 王興堅;沈友昊;王少萍;張育瑋;張超
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 楊媛媛

本發明公開了一種電靜液作動器的控制方法及系統。該方法包括：構建電靜液作動器的動力學模型；按照能量轉換過程對電靜液作動器進行系統劃分，得到多個子系統；基于動力學模型確定各個子系統的控制律；按照各個子系統的控制律對電靜液作動器進行控制。本發明的電靜液作動器的控制方法及系統能夠提高電靜液作動器的控制精度。

技術領域

本發明涉及電靜液作動器領域，特別是涉及一種電靜液作動器的控制方法及系統。

背景技術

電靜液作動器(Electro-HydrostaticActuator，EHA)是一種先進的功率電傳作動器，具有密度大、重量輕、體積小等優點，代表著未來高性能、高可靠性、高功率密度的航空航天伺服作動技術的重要發展方向。EHA一般由電機、液壓泵、作動筒及一些液壓附件構成，但是由于電機自身慣量較大，電靜液作動器的響應速度、頻寬等指標提升依賴于先進控制方法的有效利用。此外，EHA模型復雜、階數高，受多種非線性和不確定性影響，給EHA的控制帶來挑戰。

EHA的不確定性主要包括內不確定性和外不確定性。內不確定性主要包括參數不確定性和非線性不確定性，這是由于油液的可壓縮性、管道壓力損失、未知的粘滯阻尼、外載荷力、閥的物理特性、體積彈性模型和油液溫度變化等引起的。外不確定性則是由于驅動機械設備而受到來自外部的未知負載引起的。此外，EHA控制性能還受輸入飽和、白噪聲干擾等問題的影響。

隨著非線性控制理論的發展，自適應控制、魯棒控制、反步控制、滑膜控制、神經網絡控制等以及這些控制算法的融合使得控制性能被用于EHA的控制中，雖然這些控制方法使得控制性能得到極大提升，但還存在很多缺陷。例如反步控制可以給非線性解耦提供便利，但是對于像EHA這樣超過三階的系統，在微小白噪聲影響下很容易產生微分爆炸使得控制精度較低。

發明內容

基于此，有必要提供一種電靜液作動器的控制方法及系統，提高電靜液作動器的控制精度。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種電靜液作動器的控制方法，包括：

構建電靜液作動器的動力學模型；

按照能量轉換過程對電靜液作動器進行系統劃分，得到多個子系統；

基于所述動力學模型確定各個子系統的控制律；

按照各個所述子系統的控制律對所述電靜液作動器進行控制。

可選的，所述電靜液作動器包括電機、泵和作動筒；所述電機用于驅動所述泵從而改變液壓缸的壓力，進而驅動所述作動筒；

所述構建電靜液作動器的動力學模型，具體包括：

以無刷直流電機作為所述電靜液作動器的電機，建立電機的電勢平衡方程：

式中，u_e為電機控制電壓；i_e為電機電流；K_e為電機反電動勢系數；ω_e為電機轉速；R_e為電機電樞電阻；L_e為電機電樞電感，為i_e的一階導數；

建立電機的轉矩平衡方程：