【技术实现步骤摘要】
基于状态估计的液压伺服系统鲁棒自适应重复控制方法
本专利技术涉及液压伺服控制领域，特别是一种基于状态估计的液压伺服系统鲁棒自适应重复控制方法。
技术介绍
液压控制在工业界的应用有着近百年的历史，由于液压系统具有重量轻、尺寸小、反应迅速、负载刚度大等优点，所以被广泛应用在航天、军事、民用工业上，随着工业技术的快速发展，工业领域对液压系统的高精度、高效率控制提出了更高的要求，但由于液压系统是典型的非线性系统并具有固定的非线性特性以及存在于系统中的各种不确定性，因此，非线性、参数不确定性和未建模干扰在液压系统中逐渐成为现实开发先进控制器的主要障碍，使得传统的基于传递函数的线性化控制方法很难满足目前高精度、高性能的控制要求，非线性及建模不确定性已经成为限制液压伺服系统跟踪性能提升的瓶颈。针对液压系统的建模不确定性和非线性控制问题，许多方法相继被提出，例如自适应控制，鲁棒控制等，自适应控制是估算未知但恒定参数并提高跟踪精度的有力工具。然而，当面对大的未建模干扰时，它可能会不稳定。另一方面，非线性鲁棒控制可以有效地增强闭环系统对...
【技术保护点】
1.一种基于状态估计的液压伺服系统鲁棒自适应重复控制方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1，建立液压伺服系统的数学模型，转入步骤2；/n步骤2，设计基于状态估计的鲁棒自适应重复控制器，转入步骤3；/n步骤3，运用李雅普诺夫稳定性理论对液压伺服系统进行稳定性证明，并运用Barbalat引理得到系统的渐进稳定的结果。/n
【技术特征摘要】 【专利技术属性】
1.一种基于状态估计的液压伺服系统鲁棒自适应重复控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，建立液压伺服系统的数学模型，转入步骤2；
步骤2，设计基于状态估计的鲁棒自适应重复控制器，转入步骤3；
步骤3，运用李雅普诺夫稳定性理论对液压伺服系统进行稳定性证明，并运用Barbalat引理得到系统的渐进稳定的结果。
2.根据权利要求1所述的基于状态估计的液压伺服系统鲁棒自适应重复控制方法，其特征在于步骤1所述建立液压伺服系统的数学模型，具体如下：
步骤1.1、液压位置伺服系统为通过伺服阀控制的单出杆液压缸驱动惯性负载的系统，根据牛顿第二定律，单出杆液压缸惯性负载的动力学模型方程为：
式(1)中，m为负载的质量，B为粘性摩擦系数，库伦摩擦力和与系统状态相关的建模不确定性，d(t)是其他未建模干扰，y为惯性负载的位移，为惯性负载的速度，为惯性负载的加速度，PL为负载压力，A为负载面积，t为时间变量；
步骤1.2、定义状态变量：则式(1)运动方程转化为状态方程：
其中，中间变量θ＝[θ1,θ2,θ3]T，θ1＝mVt/(4βeAkt),θ2＝A/kt+BCt/(Akt),θ3＝Ctm/(Akt)+VtB/(4βeAkt)，u为系统的控制输入，为系统未建模的非周期干扰，
未建模周期性干扰βe是有效容积模量、Ct是内泄露系数、Vt是总的作用体积、kt是总的流量增益、Ps是供油压力、U是实际系统的输入、q(t)为系统压力动态建模误差；
步骤1.3、构建液压伺服系统的数学模型：
式(7)写成如下形式：
式(8)中，中间变量定义：非线性函数fd(t)＝f(x1d,x2d,x3d)，且fd(t)只与参考位置信号及其导数有关，采用傅里叶级数对周期性的非线性函数fd(t)进行近似得：
式中：a0为非线性函数fd(t)的傅里叶级数展开式中的常值；an和bn均为常值系数；角速度ω＝2π/T，T为周期，n≥1，且为正整数；考虑到机械系统的传递函数在物理意义上等价于一个具有有限带宽的低通滤波器，因此fd(t)用式(4)中的有限频率部分表示，即在实际中，式(11)中的有限项傅里叶级数近似为：
基于式(12)，式(8)写成：
其中中间变量θ＝[θ1,θ2,θ3]T，fd(t)中未知常值参数向量定义为中间变量Φ＝[cosωt,sinωt,···,coshωt,sinhωt]T；
做如下假设：
假设1：系统参考指令信号x1d(t)是三阶连续可微的，且其各阶导数有界；
假设2：不确定项二阶连续可微且满足：
其中，δ1、δ2分别为一阶导数绝对值数和二阶导数绝对值的上界；
假设3：期望的位置轨迹yd∈C3，其中C3代表三阶可导，实际正常工作下的液压系统的PL总是有界的，即：0＜|PL|＜Ps。
3.根据权利要求1所述的基于状态估计的液压伺服系统鲁棒自适应重复控制方法，其特征在于，步骤2所述的设计基于状态估计的鲁棒自适应重复控制器，步骤如下：
步骤2.1、令表示x的估计，则估计误差为：
技术研发人员：姚建勇，王子龙，乐贵高，邓文翔，赵先亮，
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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