一种含磁滞补偿的液压马达预设性能跟踪控制方法技术

技术编号:11215046 阅读:120 留言:0更新日期:2015-03-27 02:07
本发明专利技术提供一种含磁滞补偿的液压马达预设性能跟踪控制方法,包括以下步骤:步骤1,建立含磁滞的双叶片马达位置伺服系统数学模型;步骤2,设计含磁滞补偿的预设性能跟踪控制方法;步骤3,设计系统参数。本发明专利技术充分考虑预设性能需求、系统磁滞非线性和存在高增益反馈的问题,提出一种含磁滞补偿的液压马达预设性能跟踪控制方法,该方法将磁滞非线性建模为线性项和有界干扰项之和,极大的方便了后续运动控制器的设计;且针对系统参数不确定性和未建模干扰项,采用自适应鲁棒控制方法,同时保证了较好的参数估计和鲁棒有界稳定。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种控制方法,特别是一种含磁滞补偿的液压马达预设性能跟踪控制 方法。
技术介绍
电液伺服系统具有功率密度大、响应快、输出力/力矩大等突出优点,在工业和国 防领域得到了广泛的应用,例如机械手、飞行器操控、负载模拟器等。而这之中,液压伺服马 达由于可以直接输出力矩,在有旋转运动需求的场合应用广泛。然而电液伺服系统广泛存 在诸多的模型不确定性,包括参数不确定性(如伺服阀的流量增益、液压油的体积模量、马 达的泄露系数等)和不确定非线性(如未建模外干扰、非线性摩擦、磁滞等),这些都给控制 器的设计带来很大难度。 针对参数不确定性,自适应控制是常用的手段,其对参数不确定性和不确定非线 性中的可参数化部分,可以有效的估计并实现一定的模型补偿,然而对于不可参数化的不 确定非线性项,自适应控制无能为力,且在存在较强外干扰的场合,自适应控制甚至面临发 散的危险。针对不确定非线性,滑膜、鲁棒控制、神经网络控制都得到尝试,且取得了较好的 控制效果,然而滑膜控制器中不连续符号函数所带来的颤振现象,易导致系统控制性能的 衰减,造成系统失稳,现有的改善滑膜抖动措施的控制方法较少且复杂;鲁棒控制实现好的 控制性能常常伴随高增益反馈的风险;神经网络控制的计算量较大,实时性受到影响,与电 液伺服系统的高响应速度特性存在冲突,导致其在实际工程的应用出现瓶颈。 对于一些特殊的场合,如转台、飞行器舵机等,电液伺服系统的跟踪性能不仅需要 满足一定的稳态指标,而且跟踪误差的收敛速度、超调量等瞬态指标,有时也必须满足预先 设定的界限。此外,电液伺服阀中的力矩马达普遍存在磁滞非线性特性,虽然其对阀控马达 伺服系统的稳定性不构成严重威胁,但是却极易导致系统在低频时的相位滞后,从而影响 控制器的最终性能。 总的来说,现有电机伺服系统控制技术的不足之处主要有以下几点:(1)对于系 统的预设性能关注较少。当工程实际中对于系统存在预设性能需求时,如何在控制器设计 中融合进这些预设需求,如何保证跟踪误差的收敛速度、超调量等瞬态指标,同时又兼顾稳 态跟踪精度等稳态指标,是时下面临的棘手问题;(2)未考虑磁滞非线性。磁滞非线性作为 力矩马达的固有特性,在控制器设计中如果不加以考虑,却极易导致阀控马达伺服系统在 低频段的相位滞后,影响所设计运动控制器的最终性能;(3)高增益反馈。这在传统鲁棒 控制器中较为常见,以不确定项的最大上界作为负反馈来减小跟踪误差,虽然能取得较好 的跟踪性能,却不得不面临高增益反馈的风险,容易激发系统高频未建模动态,造成系统失 稳。
技术实现思路
为了克服现有技术存在的问题,本专利技术充分考虑预设性能需求、系统磁滞非线性 和存在高增益反馈的问题,提出。 -种含磁滞补偿的液压马达预设性能跟踪控制方法,包括以下步骤: 步骤1,建立含磁滞的双叶片马达位置伺服系统数学模型,具体过程如下: 步骤1. 1,根据牛顿第二定律、电液伺服阀的特性以及液压马达工作特性,建立含 磁滞的双叶片马达位置伺服系统动力学方程转本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种含磁滞补偿的液压马达预设性能跟踪控制方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1,建立含磁滞的双叶片马达位置伺服系统数学模型;步骤2,设计含磁滞补偿的预设性能跟踪控制方法;步骤3,设计系统参数。

【技术特征摘要】
1. 一种含磁滞补偿的液压马达预设性能跟踪控制方法,其特征在于,包括以下步骤: 步骤1,建立含磁滞的双叶片马达位置伺服系统数学模型; 步骤2,设计含磁滞补偿的预设性能跟踪控制方法; 步骤3,设计系统参数。2. 根据权利要求1所述的含磁滞补偿的液压马达预设性能跟踪控制方法,其特征在 于,步骤1具体过程如下: 步骤1. 1,根据牛顿第二定律、电液伺服阀的特性以及液压马达工作特性,建立含磁滞 的双叶片马达位置伺服系统动力学方程转公式(3)为惯性负载的动力学方程,其中J为惯性负载,y,>和>分别为系统位置、速 度和加速度,P1=PrP2为液压马达负载压力,P:和P2为马达两腔压力,Dm为马达体积排量, B为总的粘性阻尼系数,/(〇',>)为所有未建模干扰项; 公式(4)为马达的压力流量方程,其中Vt为马达两腔的总包容体积,βe为液压油的有 效体积模量,Ct为马达的总泄露系数,(^=(QJQ2)/2为负载流量,QdPQ2分别为进油和回 油流量,^表示压力流量方程中所有未建模干扰项; 公式(5)中kt=kik,为相对于控制输入电压的总流量增益,Iii为电压-阀芯位移增益 系数,\ =CVva/^,CdS伺服阀节流孔系数,w为伺服阀节流孔面积梯度,P为液压油 密度,匕为系统供油压力,系统回油压力Pi= 〇,sign(u)为符号函数; 公式(5-1)为简化后的磁滞模型,其中u为磁滞模型输出,c为磁滞特性参数,v(t)为t时刻控制器的输出控制量,d(v)为由非线性磁滞产生的有界干扰; 步骤1. 2,定义状态变量x=[U2,y;]t= 则动力学方程转化为:公式⑶中Q1=BALΘ2=c|3ekt/J,θ3=βe/J,θ4=β义,(/1=/(,,>,,少)'/./,其中(9)3.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员:姚建勇董振乐马大为胡健
申请(专利权)人:南京理工大学
类型:发明
国别省市:江苏;32

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