基于模型预测控制的多变量输入EHA系统的控制方法技术方案

本发明专利技术提供了一种基于模型预测控制的多变量输入EHA系统的控制方法。该方法包括：定义多变量输入EHA系统的状态变量，建立多变量输入EHA系统的状态变量方程模型；对所述状态变量方程模型进行模型预测控制，建立模型预测控制的目标函数，通过滚动优化求解所述目标函数的最优解，得到多变量输入EHA系统的虚拟输入；利用所述多变量输入EHA系统的虚拟输入，对多变量输入EHA系统的真实输入量进行控制分配。本发明专利技术提出的方法可用于多变量输入EHA系统的输入控制，有效地解决多变量输入EHA系统中的非线性解耦控制问题；进而提供了多变量输入EHA系统控制的研究基础，为进一步提高多变量输入EHA系统的工作效率和频率相应提供了发展方向。

【技术实现步骤摘要】
基于模型预测控制的多变量输入EHA系统的控制方法
本专利技术涉及液压系统控制
，尤其涉及一种基于模型预测控制的多变量输入EHA系统的控制方法。
技术介绍
传统液压系统需要配套液压能源站，使用不如电能便捷，而且由于液压油液具有粘性，传输损失大，因此不适于远距离传输。传统液压顶升系统通常采用阀控液压缸，控制精度高，响应快，但是存在严重的节流损失，能耗特别大。EHA(Electro-HydrostaticActuator，电静液作动器)是功率电传的典型代表。采用一体化集成设计，由于采用功率电传而不是集中液压控制系统，即连接各个液压作动器系统的只有电缆，不再需要集中的液压能源站，减少了液压管路与液压设备。降低了因油液的泄漏与阀控制所造成的能耗损失，同时具有传统液压系统功率大的优点。对于多变量输入EHA系统，由于其在控制输入上增加了控制自由度，可以有效提高控制效果，包括控制精度、闭环响应速率等。另外，通过对控制输入量之间的优化，可以提高EHA系统的能源使用效率，有效实现节能。但由于控制输入量的增加，导致多变量输入EHA系统成为过驱动系统，其控制输入量之间存在非线性耦合问题，无法采用传统的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于模型预测控制及控制分配的多变量输入EHA系统的控制方法，其特征在于，包括：定义多变量输入EHA系统的状态变量，建立多变量输入EHA系统的状态变量方程模型；对所述状态变量方程模型进行模型预测控制，建立模型预测控制的目标函数，通过滚动优化求解所述目标函数的最优解，得到多变量输入EHA系统的虚拟输入；利用所述多变量输入EHA系统的虚拟输入，对多变量输入EHA系统的真实输入量进行控制分配。

【技术特征摘要】
1.一种基于模型预测控制及控制分配的多变量输入EHA系统的控制方法，其特征在于，包括：定义多变量输入EHA系统的状态变量，建立多变量输入EHA系统的状态变量方程模型；对所述状态变量方程模型进行模型预测控制，建立模型预测控制的目标函数，通过滚动优化求解所述目标函数的最优解，得到多变量输入EHA系统的虚拟输入；利用所述多变量输入EHA系统的虚拟输入，对多变量输入EHA系统的真实输入量进行控制分配。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的定义多变量输入EHA系统的状态变量，建立多变量输入EHA系统的状态变量方程模型，包括：定义多变量输入EHA系统的状态变量x，如下：其中，x1表示电机q轴的定子电流iq；x2表示电机的转速ωrm；x3表示液压泵高低两腔压力差ΔP；x4表示液压缸的位移y；x5表示液压缸的速度对于整个多变量输入EHA系统，其控制输入量为电机q轴定子电压uq与流量系数uD，建立多变量输入EHA系统的状态变量方程模型如下式：式中，R和Lq分别为定子电阻和电感；np为电机极对数；ψr为永磁体磁链系数；Bm和Jm分别为电机阻尼系数和转动惯量；A为液压缸活塞杆面积；V0为液压管路与液压缸的平均体积；βe为液压油等效容积弹性模数；ξ和Lext分别为液压泵内、外泄漏系数；M为液压缸活塞杆及负载的等效质量，FL为液压缸所受负载力。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的对所述状态变量方程模型进行模型预测控制，建立模型预测控制的目标函数，通过滚动优化求解所述目标函数的最优解，得到多变量输入EHA系统的虚拟输入，包括：将多变量输入EHA系统拆分成两个子系统：电机控泵子系统和泵控缸子系统,对所述电机控泵子系统和所述泵控缸子系统进行线性化，分别得到线性化单输入系统；对所述两个线性化单输入系统进行离散化，得到通用离散化模型，将所述通用离散化模型预测导出的预测输出量与目标输出量进行比较，建立模型预测控制的目标函数，通过滚动优化求解所述目标函数的最优解，得出控制输入的控制率，从而得到多变量输入EHA系...

【专利技术属性】
技术研发人员：董立静，谭启凡，延皓，冯利军，竺超今，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：北京,11