CN114943146A - 一种考虑输入时滞的电液比例伺服阀位置轴控方法 - Google Patents

一种考虑输入时滞的电液比例伺服阀位置轴控方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114943146A
CN114943146A CN202210539011.1A CN202210539011A CN114943146A CN 114943146 A CN114943146 A CN 114943146A CN 202210539011 A CN202210539011 A CN 202210539011A CN 114943146 A CN114943146 A CN 114943146A
Authority
CN
China
Prior art keywords
electro
servo valve
proportional servo
hydraulic
hydraulic proportional
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202210539011.1A
Other languages
English (en)
Inventor
姚建勇
杨晓伟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanjing University of Science and Technology
Original Assignee
Nanjing University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing University of Science and Technology filed Critical Nanjing University of Science and Technology
Priority to CN202210539011.1A priority Critical patent/CN114943146A/zh
Publication of CN114943146A publication Critical patent/CN114943146A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B13/00—Details of servomotor systems ; Valves for servomotor systems
    • F15B13/02—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F17/00—Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
    • G06F17/10—Complex mathematical operations
    • G06F17/11—Complex mathematical operations for solving equations, e.g. nonlinear equations, general mathematical optimization problems
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F17/00—Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
    • G06F17/10—Complex mathematical operations
    • G06F17/16—Matrix or vector computation, e.g. matrix-matrix or matrix-vector multiplication, matrix factorization
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F17/00—Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
    • G06F17/10—Complex mathematical operations
    • G06F17/18—Complex mathematical operations for evaluating statistical data, e.g. average values, frequency distributions, probability functions, regression analysis

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Databases & Information Systems (AREA)
  • Algebra (AREA)
  • Operations Research (AREA)
  • Bioinformatics & Computational Biology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • Evolutionary Biology (AREA)
  • Probability & Statistics with Applications (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)

Abstract

本发明公开了一种考虑输入时滞的电液比例伺服阀位置轴控方法，该轴控方法基于构建的输入时滞补偿辅助***，融合动态面控制思想，设计兼顾输入时滞补偿与未知扰动抑制的非线性鲁棒位置轴控控制器。针对电液比例伺服阀位置轴控问题，本发明既能保证对***输入时滞主动补偿与未知干扰抑制，提高***抗干扰能力，又能避免电液***传统反步控制中微分***问题，降低测量噪声对控制精度的影响，实现高精度跟踪性能。

Description

一种考虑输入时滞的电液比例伺服阀位置轴控方法
技术领域
本发明涉及机电伺服控制技术领域，具体涉及一种考虑输入时滞的电液比例伺服阀位置轴控方法(ITDRC)。
背景技术
电液比例伺服阀轴控***凭借其功率密度大、力/转矩输出大、动态响应快等特性，在机器人、重型机械、高性能加载测试设备等领域有着举足轻重的地位。电液比例伺服阀轴控***是一个典型的非线性***，包含许多非线性特性和建模不确定性。非线性特性包含有延迟、饱和等输入非线性、比例伺服阀流量压力非线性，摩擦非线性等，建模不确定性包括参数不确定性和不确定性非线性，其中参数不确定性主要有负载质量、执行器的粘性摩擦系数、泄漏系数、伺服阀流量增益、液压油弹性模量等，不确定性非线性主要有未建模的摩擦动态、***高阶动态、外干扰及未建模泄漏等。电液比例伺服阀轴控***向高精度、高频响发展时，***呈现的非线性特性对***性能的影响越显著，而且建模不确定性的存在会使以***名义模型设计的控制器不稳定或降阶，因此电液比例伺服阀轴控***非线性特性和建模不确定性是限制***性能提升的重要因素。随着工业及国防领域技术水平的不断进步，以往基于传统线性理论设计的控制器已逐渐不能满足***的高性能需求，因此必须针对电液比例伺服阀轴控***中的非线性特性研究更加先进的非线性控制策略。
针对电液比例伺服阀轴控***的非线性控制问题，许多方法相继被提出。其中自适应控制方法对于处理参数不确定性问题是非常有效的方法，能够获得渐近跟踪的稳态性能，但是对于外负载干扰等不确定性非线性却显得力不从心，当不确定性非线性过大时可能会使***失稳，而实际的电液比例伺服阀轴控***都存在不确定性非线性，因此自适应控制方法在实际应用中并不能获得高精度的控制性能；作为一种鲁棒控制方法，经典滑模控制可以有效地处理任何有界的建模不确定性，并获得渐近跟踪的稳态性能，但是经典滑模控制所设计的不连续的控制器容易引起滑模面的颤振问题，从而恶化***的跟踪性能，同时滑模方法并未考虑输入时滞对控制性能的影响；为了同时解决参数不确定性和不确定性非线性的问题，自适应鲁棒控制方法被提出，该控制方法在两种建模不确定性同时存在的情况下可以使***获得确定的暂态和稳态性能，如要获得高精度跟踪性能则必须通过提高反馈增益以减小跟踪误差，由于测量噪声的存在，该增益取得过大往往会导致高增益反馈从而造成控制输入的抖振，进而恶化控制性能，甚至引起***失稳。
发明内容
本发明提出了一种考虑输入时滞的电液比例伺服阀位置轴控方法，既能保证对***输入时滞主动补偿与未知干扰抑制，提高***抗干扰能力，又能避免电液***传统反步控制中微分***问题，降低测量噪声对控制精度的影响，实现高精度跟踪性能。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种考虑输入时滞的电液比例伺服阀位置轴控方法，包括以下步骤：
步骤1、建立电液比例伺服阀位置轴控***的数学模型，转入步骤2；
步骤2、基于电液比例伺服阀位置轴控***的数学模型，考虑输入时滞的的非线性鲁棒位置轴控控制器，转入步骤3；
步骤3、运用李雅普诺夫稳定性理论进行非线性鲁棒位置轴控控制器稳定性证明，得到***跟踪误差渐近稳定的结果。
本发明与现有技术相比，其显著优点是：(1)可实现输入时滞主动补偿、未知扰动抑制，抗干扰能力强；(2)避免电液***传统反步控制中微分***问题，降低测量噪声对控制精度的影响，实现高精度跟踪性能，仿真结果验证了其有效性。
附图说明
图1是本发明考虑输入时滞的电液比例伺服阀位置轴控方法原理示意图。
图2是本发明电液比例伺服阀轴控***原理简图。
图3是本发明所设计的ITDRC控制器作用下***输出对期望指令的跟踪过程曲线图。
图4是本发明所设计的ITDRC控制器作用下***的跟踪误差随时间变化的曲线图。
图5是本发明所设计的ITDRC控制器和传统PID控制器作用下***的跟踪误差对比曲线图。
图6是本发明所设计的ITDRC控制器作用下***的控制输入曲线图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
结合图1和图2，本发明考虑输入时滞的电液比例伺服阀位置轴控方法，包括以下步骤：
步骤1，建立电液比例伺服阀位置轴控***的数学模型。
步骤1-1、所述电液比例伺服阀位置轴控***应用于大型工业重载机械设备直线运动，其中负载与液压油缸上活塞杆固连，电液比例伺服阀控制液压油缸上活塞杆运动，从而驱使负载运动。
根据牛顿第二定律，电液比例伺服阀位置轴控***的力平衡方程为：
Figure BDA0003649381880000031
式(1)，m表示负载的质量，y表示液压油缸活塞杆的位移，
Figure BDA0003649381880000032
表示液压油缸活塞杆的速度，
Figure BDA0003649381880000033
表示液压油缸活塞杆的加速度，A表示液压油缸活塞的有效作用面积，P1表示液压油缸进油腔油压，P2表示液压油缸出油腔油压，B表示液压缸的粘性阻尼系数，Af表示液压缸库仑摩擦幅值，
Figure BDA0003649381880000034
表示液压缸库仑摩擦近似形状函数，d1(t)表示***机械未建模干扰，t表示时间。
则式(1)改写为：
Figure BDA0003649381880000035
电液比例伺服阀位置轴控***中，忽略油缸油液外泄漏，则压力动态方程为：
Figure BDA0003649381880000036
式(3)中，βe表示油液有效弹性模量，Ct表示液压缸内泄漏系数，油缸两侧进出油腔油压压差PL＝P1-P2，进油腔的控制体积V1＝V01+Ay，出油腔的控制体积V2＝V02-Ay，V01表示进油腔的初始体积，V02表示出油腔的初始体积，Q1表示进油腔的流量，Q2表示出油腔的流量，q1表示P1的未建模干扰，q2表示P2的未建模干扰，
Figure BDA0003649381880000041
表示P1的一阶导数，
Figure BDA0003649381880000042
表示P2的一阶导数。
Q1、Q2分别与电液比例伺服阀阀芯位移xv有如下关系：
Figure BDA0003649381880000043
其中，电液比例伺服阀阀系数
Figure BDA0003649381880000044
Cd表示电液比例伺服阀的流量系数，w0表示电液比例伺服阀的阀芯面积梯度，ρ表示油液密度，Ps表示供油压力，Pr表示回油压力，s(·)表示中间变量·的函数，被定义为：
Figure BDA0003649381880000045
忽略电液比例伺服阀阀芯动态，假设作用于阀芯的带有输入延时的控制输入
Figure BDA0003649381880000046
和阀芯位移xv成比例关系，即满足
Figure BDA0003649381880000047
其中，ki表示电压-阀芯位移增益系数，因此式(4)被改写成：
Figure BDA0003649381880000048
式(6)，中间变量ku＝kqki，中间变量
Figure BDA0003649381880000049
中间变量
Figure BDA00036493818800000410
τd表示时变输入延时。
步骤1-2、定义状态变量：
Figure BDA00036493818800000411
其中，中间变量x1＝y，中间变量
Figure BDA00036493818800000412
中间变量x3＝(AP1-AP2)/m，则将式(2)转化为状态方程：
Figure BDA00036493818800000413
式(7)，
Figure BDA00036493818800000414
表示x1的一阶导数，
Figure BDA00036493818800000415
表示x2的一阶导数，
Figure BDA00036493818800000416
表示x3的一阶导数，中间变量
Figure BDA00036493818800000417
中间变量
Figure BDA00036493818800000418
中间变量
Figure BDA0003649381880000051
中间变量
Figure BDA0003649381880000052
中间变量
Figure BDA0003649381880000053
为便于设计控制器与未知动态观测器，作如下假设：
假设1：***期望跟踪位置指令xd是二阶连续的，且***期望位置指令、速度指令及加速度指令都是有界的。
假设2：D1与D2满足：
|D1|≤δ1,|D2|≤δ2 (8)
式(8)，δ1和δ2均为未知的正的常数。
转入步骤2。
步骤2，基于电液比例伺服阀位置轴控***的数学模型，设计考虑输入时滞的的非线性鲁棒位置轴控控制器，具体步骤如下：
步骤2-1、为实现对电液比例伺服阀位置轴控***中输入时滞的主动补偿，构建具有如下形式的辅助***：
Figure BDA0003649381880000054
式(9)，λ2表示中间变量，λ3表示中间变量，
Figure BDA0003649381880000055
表示λ2的一阶导数，
Figure BDA0003649381880000056
表示λ3的一阶导数，增益β2＞0，增益β3＞0。
步骤2-2、为便于设计控制器，定义***的跟踪误差z1＝x1-xd，xd表示***期望跟踪位置指令，设计如下非线性滤波器：
Figure BDA0003649381880000057
式(10)，滤波增益τ1＞0，α1表示x2的虚拟控制，α1f表示α1的滤波信号，α1f与x2的误差z2＝x2-α1f，α1滤波误差ε1＝α1f-α1，增益l1＞0表示
Figure BDA0003649381880000058
的上界，σ1(t)表示恒为正的函数，且满足
Figure BDA0003649381880000059
其中，ν表示积分变量，
Figure BDA0003649381880000061
表示恒正的常数，
Figure BDA0003649381880000062
表示α1的一阶导数，
Figure BDA0003649381880000063
表示α1f的一阶导数。
对z1求导，得：
Figure BDA0003649381880000064
设计虚拟控制α1为：
Figure BDA0003649381880000065
式(12)，增益k1＞0。
将式(12)带入式(11)可得：
Figure BDA0003649381880000066
步骤2-3、对z2求导可得：
Figure BDA0003649381880000067
设计如下非线性滤波器：
Figure BDA0003649381880000068
式(15)，滤波增益τ2＞0，α2表示x3的虚拟控制，α2f表示α2的滤波信号，α2f与x3的误差z3＝x3-α2f，α2滤波误差ε2＝α2f-α2，增益l2＞0表示
Figure BDA0003649381880000069
的上界，σ2(t)表示恒为正的函数，且满足
Figure BDA00036493818800000610
其中，ν表示积分变量，
Figure BDA00036493818800000611
表示恒正的常数，
Figure BDA00036493818800000612
表示α2的一阶导数，
Figure BDA00036493818800000613
表示α2f的一阶导数。
设计虚拟控制α2为：
Figure BDA00036493818800000614
式(16)，增益k2＞0，α2a表示基于模型的补偿项，α2s表示线性鲁棒项，中间变量κ1＞0表示D1的上界。
将式(16)代入式(14)，得：
Figure BDA0003649381880000071
步骤2-4、对z3求导得：
Figure BDA0003649381880000072
根据式(18)，则考虑输入时滞的的非线性鲁棒位置轴控控制器u为：
Figure BDA0003649381880000073
式(19)，增益k3＞0，ua表示基于模型的补偿项，us表示线性鲁棒项，中间变量κ2＞0表示D2的上界。
将式(19)代入式(18)中得：
Figure BDA0003649381880000074
转入步骤3。
步骤3，运用李雅普诺夫稳定性理论进行非线性鲁棒位置轴控控制器稳定性证明，得到***跟踪误差渐近稳定的结果，具体如下：
定义李雅普诺夫函数如下：
Figure BDA0003649381880000075
对式(21)求导并将式(10)、(13)、(15)、(17)和(20)代入可得：
Figure BDA0003649381880000081
考虑到|D1|≤κ1、|D2|≤κ2、
Figure BDA0003649381880000082
和
Figure BDA0003649381880000083
可得表达式：
Figure BDA0003649381880000084
注意到
Figure BDA0003649381880000085
可得
Figure BDA0003649381880000086
将式(24)和式(25)代入式(23)，可得
Figure BDA0003649381880000091
定义中间变量z和Λ分别为：
z＝[z1；z2；z3；ε1；ε2] (27)
Figure BDA0003649381880000092
式(28)，中间变量Λ1和Λ2分别为
Figure BDA0003649381880000093
通过调整增益k1、k2、k3和滤波增益τ1、τ2，可使对称矩阵Λ为正定矩阵，则可得：
Figure BDA0003649381880000094
式(30)，中间变量Φ＝zTΛz。
对式(30)两侧分别积分，可得：
Figure BDA0003649381880000095
由式(31)可知V是有界的，Φ积分有界的。进而可以得出***所有信号都是有界的。因此，Φ是一致连续的。根据Barbalat引理可得，当时间趋向于正无穷的时候，跟踪误差z1趋向于0。
因此有结论：通过调整增益k1、k2、k3和滤波增益τ1、τ2，针对电液比例伺服阀位置轴控***设计的考虑输入时滞的非线性鲁棒位置轴控控制器可以使***获得跟踪误差渐进收敛到0的结果，电液比例伺服阀位置轴控控制器原理示意图如图1所示。
实施例
为考核所设计的控制器性能，在仿真中电液比例伺服阀位置轴控***物理参数如表1所示：
表1***物理参数
物理参数 数值 物理参数 数值
A(m<sup>2</sup>) 2×10<sup>-4</sup> β<sub>e</sub>(Pa) 2×10<sup>8</sup>
m(kg) 40 B(N·s/m) 80
C<sub>t</sub>(m<sup>5</sup>/(N·s)) 7×10<sup>-12</sup> k<sub>u</sub>(m/V) 4×10<sup>-8</sup>
V<sub>01</sub>(m<sup>3</sup>) 1×10<sup>-3</sup> V<sub>02</sub>(m<sup>3</sup>) 1×10<sup>-3</sup>
P<sub>s</sub>(MPa) 7 P<sub>r</sub>(MPa) 0
A<sub>f</sub>(N·s/m) 10
给定***的期望指令为
Figure BDA0003649381880000101
库仑摩擦形状函数为Sf(x2)＝2arctan(1000x2)/π，输入延时τd＝0.001+0.0002sin(t)s。
仿真中取如下的控制器作对比：
考虑输入时滞的电液比例伺服阀位置轴控控制器(ITDRC)：取增益k1＝10，k2＝1，k3＝1，β2＝10，β3＝10，τ1＝100，τ2＝1000，κ1＝κ2＝1，l1＝l2＝1。
PID控制器：PID控制器参数的选取步骤是：首先在忽略电液比例伺服阀轴控***非线性动态的情况下，通过Matlab中的PID参数自整定功能获得一组控制器参数，然后在将***的非线性动态加上后对已获得的自整定参数进行微调使***获得最佳的跟踪性能。选取的控制器参数为kP＝10，kI＝1，kD＝1。
***的期望指令、ITDRC控制器跟踪误差、ITDRC控制器与PID控制器的跟踪误差对比分别如图3、图4和图5所示。由图4可知，在ITDRC控制器作用下，比例伺服阀轴控***的位置输出对指令的跟踪精度很高，稳态跟踪误差的幅值约为8×10-3m。从图5中两种控制器的跟踪误差对比可以看出本发明所提出的ITDRC控制器的跟踪误差相较于PID控制器要小很多，跟踪性能更加优越。
图6是ITDRC控制器作用下电液比例伺服阀轴控***控制输入随时间变化的曲线图，从图中可以看出，所获得的控制输入是低频连续的信号，更利于在实际应用中执行。

Claims (4)

1.一种考虑输入时滞的电液比例伺服阀位置轴控方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、建立电液比例伺服阀位置轴控***的数学模型，转入步骤2；
步骤2、基于电液比例伺服阀位置轴控***的数学模型，设计考虑输入时滞的的非线性鲁棒位置轴控控制器，转入步骤3；
步骤3、运用李雅普诺夫稳定性理论进行非线性鲁棒位置轴控控制器稳定性证明，得到***跟踪误差渐近稳定的结果。
2.根据权利要求1所述的考虑输入时滞的电液比例伺服阀位置轴控方法，其特征在于，步骤1中，建立电液比例伺服阀位置轴控***的数学模型，具体如下：
步骤1-1、所述电液比例伺服阀位置轴控***应用于大型工业重载机械设备直线运动，其中负载与液压油缸上活塞杆固连，电液比例伺服阀控制液压油缸上活塞杆运动，从而驱使负载运动；
根据牛顿第二定律，电液比例伺服阀位置轴控***的力平衡方程为：
Figure FDA0003649381870000011
式(1)，m表示负载的质量，y表示液压油缸活塞杆的位移，
Figure FDA0003649381870000012
表示液压油缸活塞杆的速度，
Figure FDA0003649381870000013
表示液压油缸活塞杆的加速度，A表示液压油缸活塞的有效作用面积，P1表示液压油缸进油腔油压，P2表示液压油缸出油腔油压，B表示液压缸的粘性阻尼系数，Af表示液压缸库仑摩擦幅值，
Figure FDA0003649381870000016
表示液压缸库仑摩擦近似形状函数，d1(t)表示***机械未建模干扰，t表示时间；
则式(1)改写为：
Figure FDA0003649381870000014
电液比例伺服阀位置轴控***中，忽略油缸油液外泄漏，则压力动态方程为：
Figure FDA0003649381870000015
式(3)中，βe表示油液有效弹性模量，Ct表示液压缸内泄漏系数，油缸两侧进出油腔油压压差PL＝P1-P2，进油腔的控制体积V1＝V01+Ay，出油腔的控制体积V2＝V02-Ay，V01表示进油腔的初始体积，V02表示出油腔的初始体积，Q1表示进油腔的流量，Q2表示出油腔的流量，q1表示P1的未建模干扰，q2表示P2的未建模干扰，
Figure FDA0003649381870000021
表示P1的一阶导数，
Figure FDA0003649381870000022
表示P2的一阶导数；
Q1、Q2分别与电液比例伺服阀阀芯位移xv有如下关系：
Figure FDA0003649381870000023
其中，电液比例伺服阀阀系数
Figure FDA0003649381870000024
Cd表示电液比例伺服阀的流量系数，w0表示电液比例伺服阀的阀芯面积梯度，ρ表示油液密度，Ps表示供油压力，Pr表示回油压力，s(·)表示中间变量·的函数，被定义为：
Figure FDA0003649381870000025
忽略电液比例伺服阀阀芯动态，假设作用于阀芯的带有输入延时的控制输入
Figure FDA0003649381870000026
和阀芯位移xv成比例关系，即满足
Figure FDA0003649381870000027
其中，ki表示电压-阀芯位移增益系数，因此式(4)被改写成：
Figure FDA0003649381870000028
式(6)，中间变量ku＝kqki，中间变量
Figure FDA0003649381870000029
中间变量
Figure FDA00036493818700000210
τd表示时变输入延时；
步骤1-2、定义状态变量：
Figure FDA00036493818700000211
其中，中间变量x1＝y，中间变量
Figure FDA00036493818700000212
中间变量x3＝(AP1-AP2)/m，则将式(2)转化为状态方程：
Figure FDA0003649381870000031
式(7)，
Figure FDA0003649381870000032
表示x1的一阶导数，
Figure FDA0003649381870000033
表示x2的一阶导数，
Figure FDA0003649381870000034
表示x3的一阶导数，中间变量
Figure FDA0003649381870000035
中间变量
Figure FDA0003649381870000036
中间变量
Figure FDA0003649381870000037
中间变量
Figure FDA0003649381870000038
中间变量
Figure FDA0003649381870000039
为便于设计控制器与未知动态观测器，作如下假设：
假设1：***期望跟踪位置指令xd是二阶连续的，且***期望位置指令、速度指令及加速度指令都是有界的；
假设2：D1与D2满足：
|D1|≤δ1,|D2|≤δ2 (8)
式(8)，δ1和δ2均为未知的正的常数；
转入步骤2。
3.根据权利要求2所述的考虑输入时滞的电液比例伺服阀位置轴控方法，其特征在于，步骤2中，基于电液比例伺服阀位置轴控***的数学模型，设计考虑输入时滞的的非线性鲁棒位置轴控控制器，具体步骤如下：
步骤2-1、为实现对电液比例伺服阀位置轴控***中输入时滞的主动补偿，构建具有如下形式的辅助***：
Figure FDA00036493818700000310
式(9)，λ2表示中间变量，λ3表示中间变量，
Figure FDA00036493818700000311
表示λ2的一阶导数，
Figure FDA00036493818700000312
表示λ3的一阶导数，增益β2＞0，增益β3＞0；
步骤2-2、为便于设计控制器，定义***的跟踪误差z1＝x1-xd，xd表示***期望跟踪位置指令，设计如下非线性滤波器：
Figure FDA0003649381870000041
式(10)，滤波增益τ1＞0，α1表示x2的虚拟控制，α1f表示α1的滤波信号，α1f与x2的误差z2＝x2-α1f，α1滤波误差ε1＝α1f-α1，增益l1＞0表示
Figure FDA0003649381870000042
的上界，σ1(t)表示恒为正的函数，且满足
Figure FDA0003649381870000043
其中，ν表示积分变量，
Figure FDA0003649381870000044
表示恒正的常数，
Figure FDA0003649381870000045
表示α1的一阶导数，
Figure FDA0003649381870000046
表示α1f的一阶导数；
对z1求导，得：
Figure FDA0003649381870000047
设计虚拟控制α1为：
Figure FDA0003649381870000048
式(12)，增益k1＞0；
将式(12)带入式(11)可得：
Figure FDA0003649381870000049
步骤2-3、对z2求导可得：
Figure FDA00036493818700000410
设计如下非线性滤波器：
Figure FDA00036493818700000411
式(15)，滤波增益τ2＞0，α2表示x3的虚拟控制，α2f表示α2的滤波信号，α2f与x3的误差z3＝x3-α2f，α2滤波误差ε2＝α2f-α2，增益l2＞0表示
Figure FDA00036493818700000412
的上界，σ2(t)表示恒为正的函数，且满足
Figure FDA00036493818700000413
其中，ν表示积分变量，
Figure FDA0003649381870000051
表示恒正的常数，
Figure FDA0003649381870000052
表示α2的一阶导数，
Figure FDA0003649381870000053
表示α2f的一阶导数；
设计虚拟控制α2为：
Figure FDA0003649381870000054
式(16)，增益k2＞0，α2a表示基于模型的补偿项，α2s表示线性鲁棒项，中间变量κ1＞0表示D1的上界；
将式(16)代入式(14)，得：
Figure FDA0003649381870000055
步骤2-4、对z3求导得：
Figure FDA0003649381870000056
根据式(18)，则考虑输入时滞的的非线性鲁棒位置轴控控制器u为：
Figure FDA0003649381870000057
式(19)，增益k3＞0，ua表示基于模型的补偿项，us表示线性鲁棒项，中间变量κ2＞0表示D2的上界；
将式(19)代入式(18)中得：
Figure FDA0003649381870000058
转入步骤3。
4.根据权利要求3所述的考虑***未知动态补偿的电液比例伺服阀位置轴控方法，其特征在于，步骤3所述的运用李雅普诺夫稳定性理论进行非线性鲁棒位置轴控控制器稳定性证明，得到***跟踪误差渐近稳定的结果，具体如下：
定义李雅普诺夫函数如下：
Figure FDA0003649381870000061
运用李雅普诺夫稳定性理论进行稳定性证明，得到***跟踪误差渐进稳定的结果。
CN202210539011.1A 2022-05-18 2022-05-18 一种考虑输入时滞的电液比例伺服阀位置轴控方法 Pending CN114943146A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210539011.1A CN114943146A (zh) 2022-05-18 2022-05-18 一种考虑输入时滞的电液比例伺服阀位置轴控方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210539011.1A CN114943146A (zh) 2022-05-18 2022-05-18 一种考虑输入时滞的电液比例伺服阀位置轴控方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114943146A true CN114943146A (zh) 2022-08-26

Family

ID=82907555

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210539011.1A Pending CN114943146A (zh) 2022-05-18 2022-05-18 一种考虑输入时滞的电液比例伺服阀位置轴控方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114943146A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN118092143A (zh) * 2024-03-12 2024-05-28 南京理工大学 一种考虑未知磁滞补偿的比例伺服阀阀芯位移控制方法
CN118131602A (zh) * 2024-03-15 2024-06-04 南京理工大学 考虑扰动抑制的先导式电液比例伺服阀输出反馈控制方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN118092143A (zh) * 2024-03-12 2024-05-28 南京理工大学 一种考虑未知磁滞补偿的比例伺服阀阀芯位移控制方法
CN118131602A (zh) * 2024-03-15 2024-06-04 南京理工大学 考虑扰动抑制的先导式电液比例伺服阀输出反馈控制方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN114943146A (zh) 一种考虑输入时滞的电液比例伺服阀位置轴控方法
CN108869420B (zh) 一种基于指令滤波的电液伺服***自适应反步控制方法
CN104345638B (zh) 一种液压马达位置伺服***的自抗扰自适应控制方法
CN108181818B (zh) 含未建模摩擦动态的电液位置伺服***鲁棒自适应控制方法
CN110703608B (zh) 一种液压伺服执行机构智能运动控制方法
CN111577711B (zh) 双出杆液压缸位置伺服***的自抗扰鲁棒控制方法
CN110308651B (zh) 基于扩张状态观测器的电液伺服***全状态约束控制方法
CN104698844A (zh) 液压位置伺服***的不确定性补偿的滑模控制方法
CN111308889B (zh) 一种喷杆***的自适应积分鲁棒控制方法
CN115143165A (zh) 考虑***未知动态补偿的电液比例伺服阀位置轴控方法
CN112476439B (zh) 机器人阀控缸驱动器自适应反馈线性化控制方法及***
Fadel et al. Motion control of an aircraft electro-hydraulic servo actuator
Bessa et al. Adaptive fuzzy control of electrohydraulic servosystems
CN114879501A (zh) 一种考虑时变参数不确定性的电液比例伺服阀轴控方法
Helian et al. Adaptive robust control of a pump control hydraulic system
CN115524973A (zh) 一种集成类势函数的电液伺服***模糊滑模控制方法
CN114692429A (zh) 一种电液伺服***的控制方法、设备及介质
CN112068447A (zh) 大型装备电液***高精度鲁棒位置控制方法
CN118192225A (zh) 一种电液比例伺服阀自学习增益位置轴控方法
CN117666362A (zh) 一种考虑阀动态补偿的比例阀控马达***非线性抗扰方法
CN112987575B (zh) 一种电液伺服***位置闭环跟踪误差限定控制方法
CN111781836A (zh) 一种液压力预设性能自适应渐近控制方法
CN113552805B (zh) 一种电静液作动器的间接自适应鲁棒控制方法
Shi et al. Research on Electro-hydraulic Servo Passive force control based on ADRC
CN118295246A (zh) 基于指令滤波的先导式电液比例伺服阀输出反馈控制方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination