[發(fā)明專利]一種考慮輸入時滯的電液比例伺服閥位置軸控方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210539011.1
• 申請日: 2022-05-18
• 公開（公告）號: CN114943146A
• 公開（公告）日: 2022-08-26
• 發(fā)明（設計）人: 姚建勇;楊曉偉
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F17/18;G06F17/16;G06F17/11;F15B13/02
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 朱沉雁

1.一種考慮輸入時滯的電液比例伺服閥位置軸控方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、建立電液比例伺服閥位置軸控系統(tǒng)的數(shù)學模型，轉入步驟2；

步驟2、基于電液比例伺服閥位置軸控系統(tǒng)的數(shù)學模型，設計考慮輸入時滯的的非線性魯棒位置軸控控制器，轉入步驟3；

步驟3、運用李雅普諾夫穩(wěn)定性理論進行非線性魯棒位置軸控控制器穩(wěn)定性證明，得到系統(tǒng)跟蹤誤差漸近穩(wěn)定的結果。

2.根據(jù)權利要求1所述的考慮輸入時滯的電液比例伺服閥位置軸控方法，其特征在于，步驟1中，建立電液比例伺服閥位置軸控系統(tǒng)的數(shù)學模型，具體如下：

步驟1-1、所述電液比例伺服閥位置軸控系統(tǒng)應用于大型工業(yè)重載機械設備直線運動，其中負載與液壓油缸上活塞桿固連，電液比例伺服閥控制液壓油缸上活塞桿運動，從而驅使負載運動；

根據(jù)牛頓第二定律，電液比例伺服閥位置軸控系統(tǒng)的力平衡方程為：

式(1)，m表示負載的質量，y表示液壓油缸活塞桿的位移，表示液壓油缸活塞桿的速度，表示液壓油缸活塞桿的加速度，A表示液壓油缸活塞的有效作用面積，P₁表示液壓油缸進油腔油壓，P₂表示液壓油缸出油腔油壓，B表示液壓缸的粘性阻尼系數(shù)，A_f表示液壓缸庫侖摩擦幅值，表示液壓缸庫侖摩擦近似形狀函數(shù)，d₁(t)表示系統(tǒng)機械未建模干擾，t表示時間；

則式(1)改寫為：

電液比例伺服閥位置軸控系統(tǒng)中，忽略油缸油液外泄漏，則壓力動態(tài)方程為：

式(3)中，β_e表示油液有效彈性模量，C_t表示液壓缸內泄漏系數(shù)，油缸兩側進出油腔油壓壓差P_L＝P₁-P₂，進油腔的控制體積V₁＝V₀₁+Ay，出油腔的控制體積V₂＝V₀₂-Ay，V₀₁表示進油腔的初始體積，V₀₂表示出油腔的初始體積，Q₁表示進油腔的流量，Q₂表示出油腔的流量，q₁表示P₁的未建模干擾，q₂表示P₂的未建模干擾，表示P₁的一階導數(shù)，表示P₂的一階導數(shù)；

Q₁、Q₂分別與電液比例伺服閥閥芯位移x_v有如下關系：

其中，電液比例伺服閥閥系數(shù)C_d表示電液比例伺服閥的流量系數(shù)，w₀表示電液比例伺服閥的閥芯面積梯度，ρ表示油液密度，P_s表示供油壓力，P_r表示回油壓力，s(·)表示中間變量·的函數(shù)，被定義為：

忽略電液比例伺服閥閥芯動態(tài)，假設作用于閥芯的帶有輸入延時的控制輸入和閥芯位移x_v成比例關系，即滿足其中，k_i表示電壓-閥芯位移增益系數(shù)，因此式(4)被改寫成：

式(6)，中間變量k_u＝k_qk_i，中間變量中間變量τ_d表示時變輸入延時；

步驟1-2、定義狀態(tài)變量：其中，中間變量x₁＝y(tǒng)，中間變量中間變量x₃＝(AP₁-AP₂)/m，則將式(2)轉化為狀態(tài)方程：

式(7)，表示x₁的一階導數(shù)，表示x₂的一階導數(shù)，表示x₃的一階導數(shù)，中間變量中間變量中間變量中間變量中間變量

為便于設計控制器與未知動態(tài)觀測器，作如下假設：

假設1：系統(tǒng)期望跟蹤位置指令x_d是二階連續(xù)的，且系統(tǒng)期望位置指令、速度指令及加速度指令都是有界的；

假設2：D₁與D₂滿足：

|D₁|≤δ₁,|D₂|≤δ₂ (8)

式(8)，δ₁和δ₂均為未知的正的常數(shù)；

轉入步驟2。