一种液压伺服系统输出反馈自适应控制方法技术方案

本发明专利技术提出了一种液压伺服系统输出反馈自适应控制方法，包括建立液压伺服控制系统位移数学模型；通过频率特性方法对闭环系统辨识；设计自适应控制器对辨识好的系统模型优化控制。本发明专利技术的方法建立了液压系统位移数学模型，以阀芯位移作为被控量，具有良好的跟踪性能；采用频率特性法进行系统辨识，并与加权最小二乘法结合，对未知参数通过实验估计，有效地解决液压伺服系统的参数不确定性和非线性问题；构造了自适应控制器，与传统PID控制相比获得更高的控制精度和更好的响应速度。

【技术实现步骤摘要】
一种液压伺服系统输出反馈自适应控制方法
本专利技术涉及一种控制方法，具体涉及一种液压伺服系统输出反馈自适应控制方法。
技术介绍
液压系统由于响应速度快、输出力大、体积小等优点，在工程机械、航天军事领域中得到了广泛的应用。但是，随着系统设计思想的转变，系统越来越复杂，同时伴随着非线性、时滞、耦合等现象，使得系统的控制精度很难达到要求。液压伺服系统是液压领域中的重要分支，传统的液压伺服控制策略很难达到控制系统的高效率、高精度控制要求。因此，很有必要对液压伺服系统新的控制策略进行研究。近年来，越来越多的智能控制策略相继被提出应用于液压伺服系统的控制上，例如滑模控制、鲁棒控制、神经网络控制。还有一种思路是将智能算法如粒子群算法、人工蜂群算法与PID参数优化相结合，这些方法都有效地提升了控制性能。但由于液压伺服系统的非线性、未建模干扰以及参数不确定性，很难建立精确的数学模型，使得这些策略实际应用效果不佳。在实际运行中，液压伺服系统面临位置追踪困难，附加外干扰力难以准确求出等参数不确定因素，因此限制了液压伺服系统在高性能领域的应用。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种液压伺服系统输出反馈自适应控制方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1，建立液压伺服控制系统位移数学模型；/n步骤2，通过频率特性方法对闭环系统辨识；/n步骤3，设计自适应控制器对系统模型优化控制。/n

【技术特征摘要】
1.一种液压伺服系统输出反馈自适应控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，建立液压伺服控制系统位移数学模型；
步骤2，通过频率特性方法对闭环系统辨识；
步骤3，设计自适应控制器对系统模型优化控制。


2.根据权利要求1所述的一种液压伺服系统输出反馈自适应控制方法，其特征在于，所述步骤1包括：
步骤1.1，假设活塞正向运动，建立伺服阀流量特性与负载压力关系，
Q＝Kqx-kpPL(1)
式中，Q为阀口通过的负载流量，单位为L/min；x为阀芯位移，单位为cm；PL＝P1-P2为负载压力，单位为MPa；L为液压缸最大行程，单位为cm；其中P1和P2分别是无杆腔油压和有杆腔油压，单位为MPa；Kq为流量增益，Kp为压力系数；其中：



式中，n为流量比，Ps为进油口压力，单位为MPa；ρ为流体密度，单位为kg/m3；Aq为流量系数；ω为窗口面积梯度；



步骤1.2，建立液压缸流量连续性方程，并进行拉氏变换：



式中，Ct为总泄露系数，Ve为液压缸等效容积，单位为cm3；σ为体积弹性系数，单位为MPa；S1和S2分别为有杆腔和无杆腔面积，单位为cm2；
步骤1.3，建立液压缸输出力与负载力的平衡方程，并进行拉氏变换：
PLS＝ms2Y+λsY+KsY+Fs(5)
式中，S为活塞杆有效工作面积，单位为cm2；m为负载质量，单位为g；λ为粘性摩擦系数；Ks为弹性系数，单位为N/cm；Fs为未知干扰力，单位为N；
步骤1.4，分析并结合所述公式(1)～(5)，得出液压伺服系统的位移数学模型；将液压缸活塞位移作为输入量，对伺服阀阀芯进行控制；假设所研究的液压缸是无阻尼缸，即λ＝0；同时假设伺服系统是无弹性负载的，即Ks＝0，则液压伺服系统传递函数为：



式中，ωh为系统固有频率；ξ为阻尼比；
液压伺服系统位移数学模型为：



式中，K为系统数学模型的增益，K＝2Kq/(S1+S2)。


3.根据权利要求2所述的一种液压伺服系统输出反馈自适应控制方法，其特征在于，所述步骤包括：
步骤2.1，将由所述步骤1.4得到液压伺服系统位移数学模型G(s)置于单回路闭环控制系统中，输入正弦信号，测量出输出的Bode图，分析Bode图得到系统的实频特性实频特性Re(ω)和虚频特性Im(ω)；
步骤2.2，由所述步骤2.1得到的实频特性和虚频特性得到液压伺服系统实...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯国莲，吕志恒，张文广，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：北京;11