[發明專利]一種基于參數自適應的液壓系統控制方法

有效

• 申請號: 202011357769.0
• 申請日: 2020-11-27
• 公開（公告）號: CN112555202B
• 公開（公告）日: 2023-08-11
• 發明（設計）人: 李鐵軍;李賽雷;楊冬;蒙磊;李勇斌
• 申請（專利權）人: 上海凱科疏水閥業有限公司
• 主分類號: F15B11/00
• 分類號: F15B11/00;F15B13/02;F15B21/08;G05B11/42
• 代理公司: 上海宣宜專利代理事務所(普通合伙) 31288
• 代理人: 邢黎華

本發明公開了一種基于參數自適應的液壓系統控制方法，涉及液壓系統控制技術領域，包括以下步驟：預先獲取實際關節位置，并標定期望關節位置θ；基于位置誤差值e和位置誤差變化ec的參數模糊自整定PID控制，其中包括標定誤差值e和標定位置誤差變化ec為輸入，獲取ksubgt;p/subgt;、ksubgt;i/subgt;和ksubgt;d/subgt;為輸出參數；基于伺服放大器和電液伺服閥進行控制。本發明具有模糊控制的魯棒性和PID控制削弱穩態誤差的性能，用模糊控制規則實現對PID參數的自動調節，其在大偏差范圍內采用模糊控制，而在小偏差范圍內轉換成PID控制，兩者的轉換根據給定的偏差閾值自動實現，不僅復合控制具有更小的超調，而且在關節位置控制方面明顯具有更高的控制精度。

技術領域

本發明涉及液壓系統控制技術領域，具體來說，涉及一種基于參數自適應的液壓系統控制方法。

背景技術

工業機器人的主要驅動方式包括電機驅動、氣壓驅動、液壓驅動。氣壓驅動承載能力大、成本較低，氣體的彈性模量較大，工作時容易剛度降低，有控制精度低的缺陷。其中，電機驅動控制簡單、控制精度高，但也存在著功率密度低、抗電磁干擾差等缺點。電液伺服系統控制性能良好，具有高響應、高精度、大功率、系統剛度大以及抗干擾能力強等優點，在航空航天、礦山、冶金、民用、船舶水利等領域均有較好的應用。液壓伺服系統可以組成結構緊湊、體積小、重量輕、加速性能好的伺服系統，由電信號處理裝置和若干液壓元件組成，各元件的動態性能互相影響，致使其動態性能復雜。國內外學者針對液壓機器人的位置控制方面已經進行了多方面的研究，液壓伺服系統的主要控制元件為電液伺服閥，電液伺服閥本身存在死區、零漂、非對稱零位、滯環等特性，造成了液壓伺服系統的高度非線性。

檢索中國發明專利CN103562568B公開了一種用于工程機械的液壓系統。該液壓系統包括：液壓致動器和用于將流體供給到液壓致動器的第一液壓機械。液壓系統還包括：液壓變換器，該液壓變換器用于與第一液壓機械并行地將流體供給到液壓致動器；以及用于流體的蓄能器。液壓變換器包括第一端口和第二端口，且變換器適于將第一端口處的第一壓力和第一流量變換為第二端口處的第二壓力和第二流量。液壓變換器的第二端口與液壓致動器流體連通，且第一端口與蓄能器連通。但其仍存在電液伺服閥本身存在死區、零漂、非對稱零位、滯環等特性，造成了液壓伺服系統的高度非線性。

針對相關技術中的問題，目前尚未提出有效的解決方案。

發明內容

針對相關技術中的問題，本發明提出一種基于參數自適應的液壓系統控制方法，實現對電液伺服閥存在的死區和零漂問題進行補償，將模糊控制和傳統PID算法相結合，使控制器具有模糊控制的魯棒性和PID控制削弱穩態誤差的性能，用模糊控制規則實現對PID參數的自動調節，其在大偏差范圍內采用模糊控制，而在小偏差范圍內轉換成PID控制，兩者的轉換根據給定的偏差閾值自動實現，不僅復合控制具有更小的超調，而且在關節位置控制方面明顯具有更高的控制精度，以克服現有相關技術所存在的上述技術問題。

本發明的技術方案是這樣實現的：

一種基于參數自適應的液壓系統控制方法，包括以下步驟：

步驟S1，預先獲取實際關節位置，并標定期望關節位置θ；

步驟S2，基于位置誤差值e和位置誤差變化ec的參數模糊自整定PID控制，其中包括標定誤差值e和標定位置誤差變化ec為輸入，獲取k_p、k_i和k_d為輸出參數；

步驟S3，基于伺服放大器和電液伺服閥進行控制。

進一步的，步驟所述預先獲取實際關節位置，包括由角度編碼器實時測得各關節的角度。

進一步的，還包括關節角的運動范圍，表示為：

進一步的，所述關節角的運動范圍為0°～40°。