[發明專利]一種電液伺服系統輸出反饋預設性能控制方法

有效

• 申請號: 202110850368.7
• 申請日: 2021-07-27
• 公開（公告）號: CN113359485B
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發明（設計）人: 徐張寶;齊國良;胡曉磊;劉慶運;郭永存
• 申請（專利權）人: 安徽工業大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 安徽順超知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 34120
• 代理人: 賀湘君

本發明公開了電液伺服控制技術領域的一種電液伺服系統輸出反饋預設性能控制方法，步驟一、建立雙出桿液壓缸伺服系統模型；步驟二、設計電液伺服系統輸出反饋預設性能控制器；步驟三、調節相關參數以使得系統滿足控制性能指標，本發明設計的輸出反饋預設性能控制器，通過狀態觀測器和參數自適應律進行未知狀態觀測和干擾逼近，通過預設性能函數約束系統性能，能有效解決電液伺服系統不確定性及狀態未知問題，最終通過李雅普諾夫證明了系統總體的穩定性，理論上實現了系統的漸近跟蹤，保證了雙出桿液壓缸伺服系統的位置輸出能準確地跟蹤期望的位置指令；本發明簡化了控制器設計，更利于在工程實際中應用。

技術領域

本發明涉及電液伺服控制技術領域，具體涉及電液伺服系統輸出反饋預設性能控制方法。

背景技術

電液伺服系統具有輸出功率大等優點，在功率-質量大的場合最為適合，其應用已遍及國防和工業的各個領域。然而，電液伺服系統中普遍存在的不確定性增加了控制系統的設計難度，且可能會嚴重惡化能夠取得的控制性能，從而導致低控制精度，極限環震蕩，甚至不穩定性。為了提高電液系統的跟蹤性能，設計人員對許多先進的非線性控制器進行了研究，如魯棒自適應控制，自適應魯棒控制(ARC)，滑模控制等等。雖然這些控制器僅能夠保證良好的穩態性能，并沒有考慮系統的瞬態性能要求。此外，這些非線性控制技術中幾乎都需要系統的全部狀態信號。為了獲得所有的狀態信息，液壓系統需要配置測量位移信號、壓力信號和速度信號的傳感器。但是，由于數量/重量、結構和資金等方面的限制，一般只有位移信息是可知的。此外，速度信號通常含有嚴重的測量噪聲，這將降低全狀態反饋控制器的控制精度。這些實際問題制約了全狀態反饋控制的應用，因此，盡管PID控制越來越難以滿足現代工業時代的新要求，但PID控制在整個液壓領域仍占主導地位。液壓系統對高性能控制的不懈追求，對先進的輸出反饋控制技術及瞬態性能改進提出了迫切的需求，因此，提出一種電液伺服系統輸出反饋預設性能控制方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種電液伺服系統輸出反饋預設性能控制方法，以解決上述背景技術中“液壓伺服系統中模型不確定性、狀態未知以及瞬態性能差”的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種電液伺服系統輸出反饋預設性能控制方法，包括以下步驟：

步驟一、針對雙出桿液壓缸伺服系統的特點，建立雙出桿液壓缸伺服系統模型；

步驟二、設計電液伺服系統輸出反饋預設性能控制器；

步驟三、調節相關參數以使得系統滿足控制性能指標。

優選的，步驟一中，建立雙出桿液壓缸伺服系統模型的具體內容包括：根據牛頓第二定律，雙出桿液壓缸慣性負載的動力學模型方程為：

式中：y為負載位移，m為負載質量，P_L＝P₁-P₂是負載驅動壓力，P₁和P₂分別為液壓缸兩腔壓力，A為活塞桿有效工作面積，b表示粘性摩擦系數，代表其他未建模干擾。

液壓缸負載壓力動態方程為：

式中：V_t為液壓缸兩腔總的有效容積，C_t為液壓缸泄漏系數，Q_L＝(Q₁+Q₂)/2是負載流量，Q₁為液壓缸進油腔供油流量，Q₂為液壓缸回油腔回油流量。Q_L為伺服閥閥芯位移x_v的函數：

式中：為流量伺服閥的增益系數，C_d為伺服閥的流量系數，w為伺服閥的面積梯度；ρ為液壓油的密度，P_s為供油壓力；sign(●)為