[發明專利]一種考慮輸入時滯的電液比例伺服閥位置軸控方法

在審

• 申請號: 202210539011.1
• 申請日: 2022-05-18
• 公開（公告）號: CN114943146A
• 公開（公告）日: 2022-08-26
• 發明（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

本發明公開了一種考慮輸入時滯的電液比例伺服閥位置軸控方法，該軸控方法基于構建的輸入時滯補償輔助系統，融合動態面控制思想，設計兼顧輸入時滯補償與未知擾動抑制的非線性魯棒位置軸控控制器。針對電液比例伺服閥位置軸控問題，本發明既能保證對系統輸入時滯主動補償與未知干擾抑制，提高系統抗干擾能力，又能避免電液系統傳統反步控制中微分爆炸問題，降低測量噪聲對控制精度的影響，實現高精度跟蹤性能。

技術領域

本發明涉及機電伺服控制技術領域，具體涉及一種考慮輸入時滯的電液比例伺服閥位置軸控方法(ITDRC)。

背景技術

電液比例伺服閥軸控系統憑借其功率密度大、力/轉矩輸出大、動態響應快等特性，在機器人、重型機械、高性能加載測試設備等領域有著舉足輕重的地位。電液比例伺服閥軸控系統是一個典型的非線性系統，包含許多非線性特性和建模不確定性。非線性特性包含有延遲、飽和等輸入非線性、比例伺服閥流量壓力非線性，摩擦非線性等，建模不確定性包括參數不確定性和不確定性非線性，其中參數不確定性主要有負載質量、執行器的粘性摩擦系數、泄漏系數、伺服閥流量增益、液壓油彈性模量等，不確定性非線性主要有未建模的摩擦動態、系統高階動態、外干擾及未建模泄漏等。電液比例伺服閥軸控系統向高精度、高頻響發展時，系統呈現的非線性特性對系統性能的影響越顯著，而且建模不確定性的存在會使以系統名義模型設計的控制器不穩定或降階，因此電液比例伺服閥軸控系統非線性特性和建模不確定性是限制系統性能提升的重要因素。隨著工業及國防領域技術水平的不斷進步，以往基于傳統線性理論設計的控制器已逐漸不能滿足系統的高性能需求，因此必須針對電液比例伺服閥軸控系統中的非線性特性研究更加先進的非線性控制策略。

針對電液比例伺服閥軸控系統的非線性控制問題，許多方法相繼被提出。其中自適應控制方法對于處理參數不確定性問題是非常有效的方法，能夠獲得漸近跟蹤的穩態性能，但是對于外負載干擾等不確定性非線性卻顯得力不從心，當不確定性非線性過大時可能會使系統失穩，而實際的電液比例伺服閥軸控系統都存在不確定性非線性，因此自適應控制方法在實際應用中并不能獲得高精度的控制性能；作為一種魯棒控制方法，經典滑?？刂瓶梢杂行У靥幚砣魏斡薪绲慕２淮_定性，并獲得漸近跟蹤的穩態性能，但是經典滑?？刂扑O計的不連續的控制器容易引起滑模面的顫振問題，從而惡化系統的跟蹤性能，同時滑模方法并未考慮輸入時滯對控制性能的影響；為了同時解決參數不確定性和不確定性非線性的問題，自適應魯棒控制方法被提出，該控制方法在兩種建模不確定性同時存在的情況下可以使系統獲得確定的暫態和穩態性能，如要獲得高精度跟蹤性能則必須通過提高反饋增益以減小跟蹤誤差，由于測量噪聲的存在，該增益取得過大往往會導致高增益反饋從而造成控制輸入的抖振，進而惡化控制性能，甚至引起系統失穩。

發明內容

本發明提出了一種考慮輸入時滯的電液比例伺服閥位置軸控方法，既能保證對系統輸入時滯主動補償與未知干擾抑制，提高系統抗干擾能力，又能避免電液系統傳統反步控制中微分爆炸問題，降低測量噪聲對控制精度的影響，實現高精度跟蹤性能。

實現本發明目的的技術解決方案為：一種考慮輸入時滯的電液比例伺服閥位置軸控方法，包括以下步驟：

步驟1、建立電液比例伺服閥位置軸控系統的數學模型，轉入步驟2；

步驟2、基于電液比例伺服閥位置軸控系統的數學模型，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、運用李雅普諾夫穩定性理論進行非線性魯棒位置軸控控制器穩定性證明，得到系統跟蹤誤差漸近穩定的結果。

本發明與現有技術相比，其顯著優點是：(1)可實現輸入時滯主動補償、未知擾動抑制，抗干擾能力強；(2)避免電液系統傳統反步控制中微分爆炸問題，降低測量噪聲對控制精度的影響，實現高精度跟蹤性能，仿真結果驗證了其有效性。

附圖說明

圖1是本發明考慮輸入時滯的電液比例伺服閥位置軸控方法原理示意圖。

圖2是本發明電液比例伺服閥軸控系統原理簡圖。