[發明專利]液壓系統改進的無模型滑模控制系統和方法

有效

• 申請號: 202110415388.1
• 申請日: 2021-04-18
• 公開（公告）號: CN113126484B
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發明（設計）人: 黨選舉;黃佳;高建鋒;伍錫如;張向文;李曉;原翰玫
• 申請（專利權）人: 桂林電子科技大學
• 主分類號: G05B13/02
• 分類號: G05B13/02
• 代理公司: 桂林市持衡專利商標事務所有限公司 45107
• 代理人: 陳躍琳

本發明公開一種液壓系統改進的無模型滑模控制系統和方法，針對液壓系統的強非線性和不確定性等特點，結合無模型控制器和無模型終端積分滑模控制器的控制規律，將仿人智能控制與無模型滑模控制相融合，融入偏差與偏差變化率相乘的控制量信息，豐富了偏差處理的動態信息，提高了控制器的響應速度，有效改善了動態和穩態性能。本發明具有運算量小，易于實現液壓系統的在線控制的特點。

技術領域

本發明涉及液壓系統控制技術領域，具體涉及一種液壓系統改進的無模型滑模控制系統和方法。

背景技術

電液系統輸出具有大的力/扭矩輸出、快速的響應時間等特點，在工業中起著非常重要的作用，廣泛應用現代飛機、汽車、機器人、機械手、機床和制造業、模具振蕩器和懸架系統。電液系統的復雜性、非線性和不確定性的根源于：非線性流量和壓力特性、體積模量、控制閥的反沖、執行器摩擦、活塞運動引起的流體量變化、流體可壓縮性、外部干擾及磨損和空化。

大量的研究者致力于利用非線性模型對非線性系統進行建模、識別和控制。為了提高液壓伺服系統的精度，已有研究在滑模控制器中將符號函數替換為sigmoid函數，構造了自校正控制器，有效削弱了抖振，加快了跟蹤速度，提高了系統的魯棒性。另外，已有研究針對并聯運動平臺支鏈位置控制中存在的抗干擾和控制精度問題，提出了一種基于自適應反演滑模控制算法。但是這些控制算法都需要一個精確的數學模型。為了進一步提高液壓系統控制精度，尋求更有效的控制算法，滿足液壓控制系統高精度高及穩定性要求，一直是工程中追求的目標。

發明內容

本發明提供一種液壓系統改進的無模型滑模控制系統和方法，以提高液壓控制系統的控制精度和穩定性。

為解決上述問題，本發明是通過以下技術方案實現的：

液壓系統改進的無模型滑模控制方法，包括步驟如下：

步驟1、采集液壓系統在當前時刻k的位移輸出量y(k)、當前時刻的前一時刻k-1的位移輸出量y(k-1)、以及當前時刻的前二時刻k-2的位移輸出量y(k-2)；

步驟2、基于液壓系統在當前時刻k的位移設定量y^*(k)和位移輸出量y(k)計算液壓系統在當前時刻k的位移偏差量e(k)，e(k)＝y^*(k)-y(k)；基于液壓系統在當前時刻的前一時刻k-1的位移設定量y^*(k-1)和位移輸出量y(k-1)計算液壓系統在當前時刻的前一時刻k-1的位移偏差量e(k-1)，e(k-1)＝y^*(k-1)-y(k-1)；以及基于液壓系統在當前時刻的前二時刻k-2的位移設定量y^*(k-2)和位移輸出量y(k-2)計算液壓系統在當前時刻的前二時刻k-2的位移偏差量e(k-2)，e(k-2)＝y^*(k-2)-y(k-2)；

步驟3、計算液壓系統在當前時刻k的輸入控制增量Δu(k)：

式中，ξ為設定的修正系數，且0ξ1；λ₁、λ₂和λ₃為3個設定的調整系數，且0λ₁1，0λ₂1，0λ₃1；y^*(k+1)為液壓系統在當前時刻的下一時刻k+1的位移設定量；y(k)為液壓系統在當前時刻k的位移輸出量；e(k)為液壓系統在當前時刻k的位移偏差量；e(k-1)為液壓系統在當前時刻的前一時刻k-1的位移偏差量；e(k-2)為液壓系統在當前時刻的前二時刻k-2的位移偏差量；為液壓系統在當前時刻k的偽偏導數；

步驟4、將步驟3所得到的液壓系統在當前時刻k的輸入控制增量Δu(k)疊加到液壓系統在當前時刻k的輸入控制量u(k)，得到液壓系統在當前時刻的下一時刻k+1的輸入控制量u(k+1)，u(k+1)＝u(k)+Δu(k)；