液压系统改进的无模型滑模控制系统和方法技术方案

本发明专利技术公开一种液压系统改进的无模型滑模控制系统和方法，针对液压系统的强非线性和不确定性等特点，结合无模型控制器和无模型终端积分滑模控制器的控制规律，将仿人智能控制与无模型滑模控制相融合，融入偏差与偏差变化率相乘的控制量信息，丰富了偏差处理的动态信息，提高了控制器的响应速度，有效改善了动态和稳态性能。本发明专利技术具有运算量小，易于实现液压系统的在线控制的特点。压系统的在线控制的特点。压系统的在线控制的特点。

【技术实现步骤摘要】
液压系统改进的无模型滑模控制系统和方法


[0001]本专利技术涉及液压系统控制
，具体涉及一种液压系统改进的无模型滑模控制系统和方法。

技术介绍

[0002]电液系统输出具有大的力/扭矩输出、快速的响应时间等特点，在工业中起着非常重要的作用，广泛应用现代飞机、汽车、机器人、机械手、机床和制造业、模具振荡器和悬架系统。电液系统的复杂性、非线性和不确定性的根源于：非线性流量和压力特性、体积模量、控制阀的反冲、执行器摩擦、活塞运动引起的流体量变化、流体可压缩性、外部干扰及磨损和空化。
[0003]大量的研究者致力于利用非线性模型对非线性系统进行建模、识别和控制。为了提高液压伺服系统的精度，已有研究在滑模控制器中将符号函数替换为sigmoid函数，构造了自校正控制器，有效削弱了抖振，加快了跟踪速度，提高了系统的鲁棒性。另外，已有研究针对并联运动平台支链位置控制中存在的抗干扰和控制精度问题，提出了一种基于自适应反演滑模控制算法。但是这些控制算法都需要一个精确的数学模型。为了进一步提高液压系统控制精度，寻求更有效的控制算法，满足液压控制系统高精度高及稳定性要求，一直是工程中追求的目标。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种液压系统改进的无模型滑模控制系统和方法，以提高液压控制系统的控制精度和稳定性。
[0005]为解决上述问题，本专利技术是通过以下技术方案实现的：
[0006]液压系统改进的无模型滑模控制方法，包括步骤如下：
[0007]步骤1、采集液压系统在当前时刻k的位移输出量y(k)、当前时刻的前一时刻k
‑
1的位移输出量y(k
‑
1)、以及当前时刻的前二时刻k
‑
2的位移输出量y(k
‑
2)；
[0008]步骤2、基于液压系统在当前时刻k的位移设定量y
*
(k)和位移输出量y(k)计算液压系统在当前时刻k的位移偏差量e(k)，e(k)＝y
*
(k)
‑
y(k)；基于液压系统在当前时刻的前一时刻k
‑
1的位移设定量y
*
(k
‑
1)和位移输出量y(k
‑
1)计算液压系统在当前时刻的前一时刻k
‑
1的位移偏差量e(k
‑
1)，e(k
‑
1)＝y
*
(k
‑
1)
‑
y(k
‑
1)；以及基于液压系统在当前时刻的前二时刻k
‑
2的位移设定量y
*
(k
‑
2)和位移输出量y(k
‑
2)计算液压系统在当前时刻的前二时刻k
‑
2的位移偏差量e(k
‑
2)，e(k
‑
2)＝y
*
(k
‑
2)
‑
y(k
‑
2)；
[0009]步骤3、计算液压系统在当前时刻k的输入控制增量Δu(k)：
[0010][0011]式中，ξ为设定的修正系数，且0<ξ<1；λ1、λ2和λ3为3个设定的调整系数，且0<λ1<1，0
<λ2<1，0<λ3<1；y
*
(k+1)为液压系统在当前时刻的下一时刻k+1的位移设定量；y(k)为液压系统在当前时刻k的位移输出量；e(k)为液压系统在当前时刻k的位移偏差量；e(k
‑
1)为液压系统在当前时刻的前一时刻k
‑
1的位移偏差量；e(k
‑
2)为液压系统在当前时刻的前二时刻k
‑
2的位移偏差量；为液压系统在当前时刻k的伪偏导数；
[0012]步骤4、将步骤3所得到的液压系统在当前时刻k的输入控制增量Δu(k)叠加到液压系统在当前时刻k的输入控制量u(k)，得到液压系统在当前时刻的下一时刻k+1的输入控制量u(k+1)，u(k+1)＝u(k)+Δu(k)；
[0013]步骤5、利用步骤4所得到的液压系统在当前时刻的下一时刻k+1的输入控制量u(k+1)对液压系统进行控制。
[0014]液压系统在当前时刻k的伪偏导数为：
[0015][0016]式中，η为设定的步长因子，且0<η≤1；μ为设定的增益调整系数，且0<μ<1；y(k)为液压系统在当前时刻k的位移输出量；y(k
‑
1)为当前时刻的前一时刻k
‑
1的位移输出量；为液压系统的在当前时刻的前一时刻k
‑
1的伪偏导数；Δu(k
‑
1)为液压系统在当前时刻的前一时刻k
‑
1的输入控制增量。
[0017]当k＝1时，液压系统在当前时刻k的伪偏导数为随机产生的随机数，且液压系统在当前时刻的前一时刻k
‑
1的位移输出量y(k
‑
1)和当前时刻的前二时刻k
‑
2的位移输出量y(k
‑
2)均为0。
[0018]液压系统改进的无模型滑模控制系统，包括工业计算机、位移传感器和液压系统；其中液压系统包括电液比例阀和液压缸；其中工业计算机内嵌有基于上述方法的改进的无模型滑模控制模块，并带有A/D转换卡和D/A转换卡；位移传感器的输入端与液压缸输出端连接，位移传感器的输出端连接A/D转换卡的输入端，A/D转换卡的输出端连接改进的无模型滑模控制模块的输入端，改进的无模型滑模控制模块的输出端连接D/A转换卡的输入端，D/A转换卡的输出端连接液压系统的电液比例阀的输入端，液压系统的电液比例阀的输出端连接液压缸的输入端，液压缸的输出端连接负载。
[0019]工业计算机还带有显示器和/或网卡；显示器和/或网卡与改进的无模型滑模控制模块相连。
[0020]与现有技术相比，本专利技术具有如下特点：
[0021]1、仿人智能控制偏差与偏差变化率乘积的核心技术融入到滑模控制，设计一种全新的滑模函数，专利技术了仿人滑模控制方法。
[0022]2、仿人滑模控制方法与无模型控制器结合，设计了改进的无模型滑模控制器。
[0023]3、控制方法，运算量小，便于构成嵌入式液压控制系统。
附图说明
[0024]图1为液压系统改进的无模型滑模控制系统的原理框图。
具体实施方式
[0025]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实例，对本专利技术进一步详细说明。
[0026]本专利技术引入仿人智能控制的核心思想，设计一种新的滑模函数，构成的一种改进的无模型滑模控制模块，增加了新信息，即偏差变化量与偏差相乘的控制量信息，提高了液压系统控制的响应速本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.液压系统改进的无模型滑模控制方法，其特征是，包括步骤如下：步骤1、采集液压系统在当前时刻k的位移输出量y(k)、当前时刻的前一时刻k
‑
1的位移输出量y(k
‑
1)、以及当前时刻的前二时刻k
‑
2的位移输出量y(k
‑
2)；步骤2、基于液压系统在当前时刻k的位移设定量y
*
(k)和位移输出量y(k)计算液压系统在当前时刻k的位移偏差量e(k)，e(k)＝y
*
(k)
‑
y(k)；基于液压系统在当前时刻的前一时刻k
‑
1的位移设定量y
*
(k
‑
1)和位移输出量y(k
‑
1)计算液压系统在当前时刻的前一时刻k
‑
1的位移偏差量e(k
‑
1)，e(k
‑
1)＝y
*
(k
‑
1)
‑
y(k
‑
1)；以及基于液压系统在当前时刻的前二时刻k
‑
2的位移设定量y
*
(k
‑
2)和位移输出量y(k
‑
2)计算液压系统在当前时刻的前二时刻k
‑
2的位移偏差量e(k
‑
2)，e(k
‑
2)＝y
*
(k
‑
2)
‑
y(k
‑
2)；步骤3、计算液压系统在当前时刻k的输入控制增量Δu(k)：式中，ξ为设定的修正系数，且0<ξ<1；λ1、λ2和λ3为3个设定的调整系数，且0<λ1<1，0<λ2<1，0<λ3<1；y
*
(k+1)为液压系统在当前时刻的下一时刻k+1的位移设定量；y(k)为液压系统在当前时刻k的位移输出量；e(k)为液压系统在当前时刻k的位移偏差量；e(k
‑
1)为液压系统在当前时刻的前一时刻k
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：党选举，黄佳，高建锋，伍锡如，张向文，李晓，原翰玫，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：发明
国别省市：