一种基于参数自适应的液压系统控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于参数自适应的液压系统控制方法，涉及液压系统控制技术领域，包括以下步骤：预先获取实际关节位置，并标定期望关节位置θ；基于位置误差值e和位置误差变化ec的参数模糊自整定PID控制，其中包括标定误差值e和标定位置误差变化ec为输入，获取k

【技术实现步骤摘要】
一种基于参数自适应的液压系统控制方法


[0001]本专利技术涉及液压系统控制
，具体来说，涉及一种基于参数自适应的液压系统控制方法。

技术介绍

[0002]工业机器人的主要驱动方式包括电机驱动、气压驱动、液压驱动。气压驱动承载能力大、成本较低，气体的弹性模量较大，工作时容易刚度降低，有控制精度低的缺陷。其中，电机驱动控制简单、控制精度高，但也存在着功率密度低、抗电磁干扰差等缺点。电液伺服系统控制性能良好，具有高响应、高精度、大功率、系统刚度大以及抗干扰能力强等优点，在航空航天、矿山、冶金、民用、船舶水利等领域均有较好的应用。液压伺服系统可以组成结构紧凑、体积小、重量轻、加速性能好的伺服系统，由电信号处理装置和若干液压元件组成，各元件的动态性能互相影响，致使其动态性能复杂。国内外学者针对液压机器人的位置控制方面已经进行了多方面的研究，液压伺服系统的主要控制元件为电液伺服阀，电液伺服阀本身存在死区、零漂、非对称零位、滞环等特性，造成了液压伺服系统的高度非线性。
[0003]检索中国专利技术专利CN103562568B公开了一种用于工程机械的液压系统。该液压系统包括：液压致动器和用于将流体供给到液压致动器的第一液压机械。液压系统还包括：液压变换器，该液压变换器用于与第一液压机械并行地将流体供给到液压致动器；以及用于流体的蓄能器。液压变换器包括第一端口和第二端口，且变换器适于将第一端口处的第一压力和第一流量变换为第二端口处的第二压力和第二流量。液压变换器的第二端口与液压致动器流体连通，且第一端口与蓄能器连通。但其仍存在电液伺服阀本身存在死区、零漂、非对称零位、滞环等特性，造成了液压伺服系统的高度非线性。
[0004]针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现思路

[0005]针对相关技术中的问题，本专利技术提出一种基于参数自适应的液压系统控制方法，实现对电液伺服阀存在的死区和零漂问题进行补偿，将模糊控制和传统PID算法相结合，使控制器具有模糊控制的鲁棒性和PID控制削弱稳态误差的性能，用模糊控制规则实现对PID参数的自动调节，其在大偏差范围内采用模糊控制，而在小偏差范围内转换成PID控制，两者的转换根据给定的偏差阈值自动实现，不仅复合控制具有更小的超调，而且在关节位置控制方面明显具有更高的控制精度，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。
[0006]本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0007]一种基于参数自适应的液压系统控制方法，包括以下步骤：
[0008]步骤S1，预先获取实际关节位置，并标定期望关节位置θ；
[0009]步骤S2，基于位置误差值e和位置误差变化ec的参数模糊自整定PID控制，其中包括标定误差值e和标定位置误差变化ec为输入，获取k
p
、k
i
和k
d
为输出参数；
[0010]步骤S3，基于伺服放大器和电液伺服阀进行控制。
[0011]进一步的，步骤所述预先获取实际关节位置，包括由角度编码器实时测得各关节的角度。
[0012]进一步的，还包括关节角的运动范围，表示为：
[0013][0014]进一步的，所述关节角的运动范围为0
°
～40
°
。
[0015]进一步的，步骤所述PID控制，包括：采用增量式PID算法，输出为伺服放大器的输入电压U
v
，表示为：
[0016]U
v
＝U
v
(i_1)+k
p
[e(i)_e(i_1)]+k
i
e(i)+k
d
[e(i)_2e(i_1)+e(i_2)]；
[0017]其中，i为控制次数，k
p
、k
i
和k
d
为PID控制控制参数。
[0018]进一步的，所述电液伺服阀，还包括：获取电液伺服阀的流量，表示为：
[0019]Q＝K
v
I
v
‑
K
c
p
L
；
[0020]其中，Q为两液压缸的负载流量，K
v
为两伺服阀的流量增益，I
v
为伺服放大器输出电流，K
c
为伺服阀的流量压力系数，p
L
为液压缸的负载压力。
[0021]进一步的，还包括控制关节跟踪正弦轨迹，表示为：θ＝5sin(0.2πt)+15。
[0022]本专利技术的有益效果：
[0023]本专利技术基于参数自适应的液压系统控制方法，通过预先获取实际关节位置，并标定期望关节位置θ，基于位置误差值e和位置误差变化ec的参数模糊自整定PID控制，并基于伺服放大器和电液伺服阀进行控制，实现对电液伺服阀存在的死区和零漂问题进行补偿，将模糊控制和传统PID算法相结合，使控制器具有模糊控制的鲁棒性和PID控制削弱稳态误差的性能，用模糊控制规则实现对PID参数的自动调节，其在大偏差范围内采用模糊控制，而在小偏差范围内转换成PID控制，两者的转换根据给定的偏差阈值自动实现，不仅复合控制具有更小的超调，而且在关节位置控制方面明显具有更高的控制精度。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0025]图1是根据本专利技术实施例的一种基于参数自适应的液压系统控制方法的流程示意图一；
[0026]图2是根据本专利技术实施例的一种基于参数自适应的液压系统控制方法的流程示意图二；
[0027]图3是根据本专利技术实施例的一种基于参数自适应的液压系统控制方法的轨迹跟踪曲线示意图一；
[0028]图4是根据本专利技术实施例的一种基于参数自适应的液压系统控制方法的轨迹跟踪曲线示意图二。
具体实施方式
[0029]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0030]根据本专利技术的实施例，提供了一种基于参数自适应的液压系统控制方法。
[0031]如图1
‑
图2所示，根据本专利技术实施例的基于参数自适应的液压系统控制方法，包括以下步骤：
[0032]预先获取实际关节位置，并标定期望关节位置θ；
[0033]基于位置误差值e和位置误差变化ec的参数模糊自整定PID控制，其中包括标定误差值e和标定位置误差变化ec为输入，获取k
p
、k
i
和k
d
为输出参数；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于参数自适应的液压系统控制方法，其特征在于，包括以下步骤：预先获取实际关节位置，并标定期望关节位置θ；基于位置误差值e和位置误差变化ec的参数模糊自整定PID控制，其中包括标定误差值e和标定位置误差变化ec为输入，获取k
p
、k
i
和k
d
为输出参数；基于伺服放大器和电液伺服阀进行控制。2.根据权利要求1所述的基于参数自适应的液压系统控制方法，其特征在于，步骤所述预先获取实际关节位置，包括由角度编码器实时测得各关节的角度。3.根据权利要求2所述的基于参数自适应的液压系统控制方法，其特征在于，还包括关节角的运动范围，表示为：4.根据权利要求3所述的基于参数自适应的液压系统控制方法，其特征在于，所述关节角的运动范围为0
°
～40
°
。5.根据权利要求1所述的基于参数自适应的液压系统控制方法，其特征在于，步骤所述PID控制，包括：采用增量式PID算法，输出为伺服放大器的输入电压U
v
，表示为：U
v
＝U
v
(i
‑
1)+k
p
...

【专利技术属性】
技术研发人员：李铁军，李赛雷，杨冬，蒙磊，李勇斌，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：