[發明專利]一種液壓驅動單元的位置控制方法及系統

有效

• 申請號: 202110452940.4
• 申請日: 2021-04-26
• 公開（公告）號: CN113219829B
• 公開（公告）日: 2022-12-16
• 發明（設計）人: 巴凱先;宋顏和;張藝杰;陳馨;付承偉;俞濱;高正杰
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 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: 杜陽陽

1.一種液壓驅動單元的位置控制方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：

獲取液壓驅動單元的位置誤差，所述位置誤差為期望位置與液壓驅動單元的實際輸出位置的差值；

根據所述位置誤差，基于擬牛頓算法確定用于控制液壓驅動單元的初始控制信號；

根據所述位置誤差，基于模糊規則確定控制信號優化步長的搜索方向；

在所述搜索方向上，采用Armijo-Goldstein準則確定控制信號優化步長；利用所述控制信號優化步長對初始控制信號進行優化，并基于優化后的控制信號對所述液壓驅動單元進行控制；

當下一個采樣時間點到達時，返回步驟“獲取液壓驅動單元的位置誤差”；

所述根據所述位置誤差，基于擬牛頓算法確定用于控制液壓驅動單元的初始控制信號，具體包括：

利用近似Hessian矩陣的迭代公式，確定當前采樣時間點的近似Hessian矩陣；

根據當前采樣時間點的近似Hessian矩陣和所述位置誤差，利用控制液壓驅動單元的傳遞函數的泰勒展開公式計算用于控制液壓驅動單元的初始控制信號；

所述近似Hessian矩陣的迭代公式為：

其中，B_k和B_k-1分別表示當前采樣時間點k和前一個采樣時間點k-1的近似Hessian矩陣，y_k-1和s_k-1分別表示前一個采樣時間點k-1的初始控制信號和位置誤差；

控制液壓驅動單元的傳遞函數的泰勒展開公式為：

其中，s表示位置誤差，當計算當前采樣時間點k的初始控制信號時，s＝s_k，s_k-1表示前一個采樣時間點k-1的位置誤差，B_k表示當前采樣時間點k的近似Hessian矩陣；f(·)表示控制液壓驅動單元的傳遞函數的泰勒展開公式，f(s_k-1)表示前一個采樣時間點k-1的控制液壓驅動單元的傳遞函數的泰勒展開公式的函數值。

2.根據權利要求1所述的液壓驅動單元的位置控制方法，其特征在于，所述根據所述位置誤差，基于模糊規則確定控制信號優化步長的搜索方向，之前還包括：

判斷所述初始控制信號的TD誤差是否小于誤差閾值，獲得判斷結果；

若所述判斷結果為是，則利用所述初始控制信號對所述液壓驅動單元進行控制；當下一個采樣時間點到達時，返回步驟“獲取液壓驅動單元的位置誤差”。

3.根據權利要求1所述的液壓驅動單元的位置控制方法，其特征在于，所述在所述搜索方向上，采用Armijo-Goldstein準則確定控制信號優化步長，具體包括：

在所述搜索方向上，采用Armijo-Goldstein準則，求解不等式確定控制信號優化步長；

其中，f(·)表示控制液壓驅動單元的傳遞函數的泰勒展開公式，α_k表示當前采樣時間點k的控制信號優化步長，d_k表示當前采樣時間點k的搜索方向，g_k為控制液壓驅動單元的傳遞函數對當前采樣時間點k的位置誤差的偏導數，ρ為常數。

4.根據權利要求1所述的液壓驅動單元的位置控制方法，其特征在于，所述利用所述控制信號優化步長對初始控制信號進行優化，具體包括：

利用公式y'_k←y_k+α[r_k+γy_k-y_k-1]對所述控制信號的控制值進行優化，直到所述控制信號的控制值的TD誤差小于誤差閾值；

其中，y'_k為當前采樣時間點k的優化后的控制信號、y_k和y_k-1分別表示當前采樣時間點k和前一個采樣時間點的初始控制信號；α為控制信號優化步長，[r_k+γy_k-y_k-1]為TD誤差計算式，r_k表示當前采樣時間點k的控制值的反饋，γ為折扣率。