= 200，1^ = 5，人0=20，人1=30，人 2= 300，(32 =6,bf1，b2= 1 ; 9 min= [0? 01，1，10]，9 max= [1，10，1000]:
, r=diaglo. 0000006, 10,0. 039}，所選取的命0)遠(yuǎn)離于參數(shù)的真值，以考核自適應(yīng)控制 律的效果。位置角度輸入信號(hào)
，單位rad。系統(tǒng)所加干擾為f= 0?lsin(2Jrt)N?m〇
[0217] 結(jié)合圖2的系統(tǒng)干擾f?曲線，圖3的控制器輸入電壓u曲線，控制器輸入電壓滿 足-10V~+10V的輸入范圍，符合實(shí)際應(yīng)用。
[0218] 結(jié)合圖4的參數(shù)估計(jì)曲線，圖5的干擾及其估計(jì)曲線，圖6的干擾導(dǎo)數(shù)及其估計(jì)曲 線，圖7的指令信號(hào)和跟蹤誤差曲線，可知，本發(fā)明提出的方法在仿真環(huán)境下能夠準(zhǔn)確的估 計(jì)出干擾和系統(tǒng)參數(shù)。相比自適應(yīng)魯棒控制器，本發(fā)明設(shè)計(jì)的控制器能夠取得良好的控制 精度。結(jié)果表明在參數(shù)不確定性和不確定非線性性影響下，本發(fā)明提出的方法能夠滿足性 能指標(biāo)。
[0219] 雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明。本發(fā)明所屬技 術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動(dòng)與潤(rùn)飾。因 此，本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求書所界定者為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于干擾估計(jì)的電液伺服系統(tǒng)自適應(yīng)魯棒控制方法，其特征在于：該方法包括 以下步驟： 步驟一、建立雙出桿液壓缸位置伺服系統(tǒng)模型為： = + V) (1) 其中y為負(fù)載位移，m表示慣性負(fù)載，h= P「P2是負(fù)載驅(qū)動(dòng)壓力，P郴P 2分別為液壓 缸的兩腔壓力，A為活塞桿有效工作面積，b代表粘性摩擦系數(shù)，f代表其他未建模干擾，包 括非線性摩擦、外部干擾以及未建模動(dòng)態(tài)； 液壓缸負(fù)載壓力動(dòng)態(tài)方程為：(2) 其中Vt分別為液壓缸兩腔總有效容積，C t為液壓缸泄露系數(shù)，Ql= (Q JQ2)/2是負(fù)載流 量，Q1液壓缸無(wú)桿腔供油流量，Q2為液壓缸有桿腔回油流量；為伺服閥閥芯位移X ^勺函 數(shù)，表示為：(3) 其中\(zhòng) 為流量伺服閥的增益系數(shù)，CdS伺服閥的流量系數(shù)，w為伺服閥的面 積梯度；P為液壓油的密度，Ps為供油壓力，P r為回油壓力，sign(x v)表示為：(4) 假設(shè)伺服閥閥芯位移正比于控制輸入u，即，Xv= k iU，其中ki>0是比例系數(shù)，u是控制 輸入電壓； 前述等式（3)轉(zhuǎn)化為(5) 其中kt= k Ji表示總的流量增益； 定義狀態(tài)變量"，.^^^.!，,^,/^//^，那么整個(gè)系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為下述狀態(tài)空間形式： X1 = X2 X2 =X^ -θνχ? -d(x,t) (6) i3 = 02gu - θ,.χ2 - ΘΑ.\\ 定義未知參數(shù)集 θ = [Q1, θ2，θ3，Θ4]Τ，其中 9i=b/m，θ 2=4β ekt/mVt，θ3 = 4 0e；A2/mVt, θ4=4β eCt/Vtd(χ, t) = f/m 表示集中干擾； 由于系統(tǒng)參數(shù)m，b，kt，β \和C t是變化的，系統(tǒng)是結(jié)構(gòu)不確定性的，系統(tǒng)的大致信息 是可以知道的；系統(tǒng)具有非結(jié)構(gòu)不確定性d(x，t)，但其未建模動(dòng)態(tài)和干擾總是有界的，因 而，以下假設(shè)總是成立的： 假設(shè)1 :結(jié)構(gòu)不確定性Θ滿足：(7) 其中 θη?η= [θ lmin，θ2η?η，θ3η?η，04111』和 θ max= [θ Imax, Θ2ιμΧ，θ3ηιΜ，04m aJT，它們都 是已知的，此外 0lmin>〇, 02min>〇, θΜη>0, θΜη>0; 假設(shè)2:d(x，t)是有界的，且導(dǎo)數(shù)也有界，即 |t/(x,〇| < S1, d(x,t) < δ2 (8) 其中δ JP δ 2已知； 步驟二、配置基于干擾估計(jì)的電液伺服系統(tǒng)控制器，包括以下過(guò)程： 步驟二（一）、配置帶速率限制的投影自適應(yīng)律結(jié)構(gòu) 令表示Θ的估計(jì)，#表示Θ的估計(jì)誤差，即》= 6-6*; 定義一個(gè)非連續(xù)投影函數(shù)(9) 其中i = 1，2, 3, 4 ; · 表矩陣?的第i項(xiàng)； 設(shè)計(jì)自適應(yīng)律如下： # = Proj,;(「z·)，細(xì))(10) 其中τ是自適應(yīng)函數(shù)，r(t) >0是連續(xù)的可微正對(duì)稱自適應(yīng)律矩陣；由此自適應(yīng)律， 可得以下性質(zhì)： Pl)參數(shù)估計(jì)值總在已知有界的Ω 0集內(nèi)，即對(duì)于任意t，總有決0) ，因而由假設(shè)1 可得(11) Ρ2) ^tr-1Proj-Crτ)-^]<0 Vr. (12) 步驟二（二）、配置構(gòu)建有限時(shí)間干擾觀測(cè)器 首先，把式（6)轉(zhuǎn)化成如下形式： X1 =X2 X2 -Θ{1 X2-D(Xj) (13) X3 ^ Oy gU - θλχ2 - θΑχΛ 其中 D(x, t) = ( θ 2- Θ 2n)x2-d(x, t)表示集中干擾； 由D (x, t) = ( θ 2-Θ 2n) x2-d (x, t)和假設(shè)2,可知D (x, t)是有界的，且一階導(dǎo)也是有界 的，即： D (X，t)彡 Θ J χ21 + δ i (14) 0{x,t)<02m 1?! + ? 其中 92m= θ 2max_02min; 為了去估計(jì)式（13)中的干擾D(X，t)，配置的有限時(shí)間干擾觀測(cè)器，表達(dá)如下：(15) 其中XiXu=Cu, 2是可調(diào)觀測(cè)器系數(shù)，^，.?.2分別為D，D.X2的估計(jì)值； 引理1:存在一個(gè)有限的時(shí)間T1，當(dāng)1：>1\時(shí)，D = (Xz) = O,其中= 0 = 定義如下飽和函數(shù)：(16) 由式（26)和引理1可得：(17) 步驟二（三）、配置基于干擾的電液伺服系統(tǒng)自適應(yīng)魯棒輸出反饋控制器，包括以下過(guò) 程：如下定義一組變量： Z2= Z1+ ^1Z1 -X2- X2eq Λ . , (18) xIeq^xU-KzI 其中Z1= X「xld(t)是輸出跟蹤誤差，Ii1X)反饋增益；由于G(s) = Z1(S)A2(S) = 1/ (s+kj是一個(gè)穩(wěn)定的傳遞函數(shù)，讓Z1很小或趨近于零就是讓Z2很小或趨近于零；因此，控制 器設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變成讓22盡可能小或趨近于零； 微分前述公式（18)并把式（13)代入，可得： ?2 ^ Χ3~θΙηΧ2~ ^ (19) 讓Z3= X3-CI2表示虛擬誤差，那么式（19)可變?yōu)椋? Z2 =z,+a2-OlaX2-X2^-D(Xj) (20) 基于干擾估計(jì)0，虛擬控制律α 2為： Q 2= Q 2a+Q 2s，a 2s= Q 2sl+ Q 2s2 Q 2sl= _k 2Z2 Q 2s2 - _k sl (x, t) Z2 其中k2>0為反饋增益； 把式（21)代入（20)可得： zz - z3 -k2z2 + a2sn + D (22) a 2s2滿足如下條件： 一(23) Ζ2 α 2s2< 〇 其中σ PO是設(shè)計(jì)參數(shù)，在此給出一個(gè)a 2s2的形式： 令&為一個(gè)任意光滑曲線 Si ^ 9 2m I X2 I + 5 1 (24) 其中?的上界；那么滿足Q2s2的表達(dá)式如下 Qr2s2 = -ksl{x,t)z2 = -g2z2 /(4^) (25) 由Z3= X 3_ a 2，以及式式（13)和式（21)，可得： i, =λ\ -?" -?,,. ^ · · (26) =02gu - Θλ\ - θΑχ, - a2c - a2u 其中先=<+<，t和< 為先的可計(jì)算和不可計(jì)算部分： . δα, da, da, - Ga, ^ α〇Γ =---H---X9 + ---χ9 H-- or ax, OX^ 〇D . - (27) . 〇α-, r a2u αν, 其中毛和毛分別為的估計(jì)值和估計(jì)誤差，其表達(dá)式如下： .V, =.v, -^ln V, - D(x,t) ~ , ~ (28) .V2 =i2 -.V2 --D(x,t) 那么基于干擾估計(jì)的自適應(yīng)魯棒控制器如下： u = (lll+lij/ g32,u^ =L^1 +Us2 ua = Θλ\ + θΑχ. + ?.ν (29) Usl= _k 3Ζ3 其中k3>0為反饋增益； 把式（29)代入式（26),可得Z3的動(dòng)態(tài)方程 z3 -U^ -k,z, +O1 φ~?2η (30) 其中儼=[m 色]，ζ=[ο,-g"，x2，χ j; Us2滿足如下條件：(31) Z3Us2彡 O 其中σ 2>〇是設(shè)計(jì)參數(shù)，在此給出一個(gè)us2的形式： 令&為一個(gè)任意光滑曲線(32) 那么滿足us2的表達(dá)式如下 H.2 = -A;2(a-./)z, = -g2z2 / (4σ,) (3j) 步驟三、調(diào)芐基于控制律u的參數(shù)I^k2A3, λ μ λ p λ 2使系統(tǒng)滿足控制性能。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于干擾估計(jì)的電液伺服系統(tǒng)的輸出反饋控制方法，屬于電液伺服控制領(lǐng)域。本發(fā)明針對(duì)閥控雙出桿液壓缸位置伺服系統(tǒng)的特點(diǎn)，建立了閥控雙出桿液壓缸位置伺服系統(tǒng)模型；本發(fā)明設(shè)計(jì)的基于干擾估計(jì)的雙出桿液壓缸系統(tǒng)高精度控制器，通過(guò)控制律參數(shù)調(diào)節(jié)能很好估計(jì)系統(tǒng)干擾，進(jìn)而設(shè)計(jì)基于干擾估計(jì)的反饋補(bǔ)償控制器，能有效解決伺服系統(tǒng)強(qiáng)非線性問(wèn)題，大大降低實(shí)際應(yīng)用中系統(tǒng)的反饋增益；能保證雙出桿液壓缸伺服系統(tǒng)的位置輸出能準(zhǔn)確地跟蹤期望的位置指令；本發(fā)明簡(jiǎn)化了控制器設(shè)計(jì)，更利于在工程實(shí)際中應(yīng)用。
【IPC分類】G05B13/04
【公開號(hào)】CN104898428
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510259128
【發(fā)明人】姚建勇, 徐張寶, 楊貴超
【申請(qǐng)人】南京理工大學(xué)
【公開日】2015年9月9日
【申請(qǐng)日】2015年5月20日