广义滞后控制制造技术

公开了滞后补偿系统和方法。对于多个不同状态条件中的每一个，使用已知的响应曲线来提供滞后补偿。响应于确定状态转变已经发生(即，从一条响应曲线到另一条响应曲线)，系统至少部分地基于原点的输入值和终点的输入值之间的已知或确定的差异，生成从第一响应曲线上的原点延伸到第二响应曲线上的终点的转变响应曲线。在一些实施例中，这种差异以实验的方式确定，并且在其他情况下，该差异基于所测量的反馈来估计。然后，通过标识转变响应曲线上的与接收的指示的输入值的目标系统输出值(例如，如参考曲线所定义的)相对应的输入值来提供滞后补偿。供滞后补偿。供滞后补偿。

【技术实现步骤摘要】
广义滞后控制


[0001]本专利技术涉及用于控制致动器的方法和系统。

技术介绍

[0002]例如，本文描述的方法和系统可以适于在控制液压阀致动器中使用。

技术实现思路

[0003]本文描述的系统和方法将控制命令(例如，电流信号)调整到展现出滞后的、以可重复方式运转的致动器。这导致更可靠、可预测和可重复的部件控制。在一些实施例中，滞后补偿驱动电液伺服阀(EH阀)。滞后可能由物理现象引起，如(但不限于)：阀的液压部分中的流动力、螺线管的磁性特性和/或由于组件中的部件的相对运动而导致的摩擦效应。
[0004]在一个实施例中，本专利技术提供了一种包括控制器和至少一个致动器的系统。通过向致动器施加控制输入来控制系统输出。然而，系统输出的值可以根据控制输入的值和系统的状态条件(例如，所接收的输入序列是上升的还是下降的)变化。多个响应曲线(每个响应曲线与系统的不同状态条件相对应)各自对多个不同输入值中的每一个定义期望的系统输出。响应于确定状态转变已经发生(即，从一条响应曲线到另一条响应曲线)，系统至少部分地基于原点的输入值和终点的输入值之间的已知或确定的差异，生成从第一响应曲线上的原点延伸到第二响应曲线上的终点的转变响应曲线。在一些实施例中，这种差异以实验的方式确定，并且在其他情况下，该差异基于所测量的反馈来估计。滞后补偿是通过标识适用的响应曲线上或转变响应曲线上的输入值来提供，所述输入值与所接收的指示的输入值的所限定的目标系统输出值相对应。
[0005]在一些实施例中，状态转变包括在递增的输入值的序列之后接收递减的输入值，或者在递减的输入值的序列之后接收递增的输入值。
[0006]在一些实施例中，转变响应曲线通过将第一输入值作为控制值应用于致动器并测量实际系统输出响应来建模。基于相对于转变响应曲线的原点的输入值的已知施加的第一输入值和相对于由所施加的第一输入值的参考曲线所定义的目标系统输出值的测量的实际系统输出响应，控制器能够估计转变响应曲线的原点的输入值和终点的输入值之差异。
[0007]通过考虑详细描述和附图，本专利技术的其他方面将变得显而易见。
附图说明
[0008]图1是用于滞后补偿的控制系统的第一示例的框图。
[0009]图2是用于滞后补偿的控制系统的第二示例的框图。
[0010]图3A是示出滞后间隙的上升响应曲线和下降响应曲线的曲线图。
[0011]图3B是示出了使用上升响应曲线作为参考曲线的、在展现出图3A的上升响应曲线和下降响应曲线的系统中的一致性响应性能的滞后补偿的示例的曲线图。
[0012]图3C是示出响应于控制输入从上升控制输入序列改变为下降控制输入序列而使
图3A的滞后间隙转变的转变响应曲线的示例的曲线图。
[0013]图3D是示出当控制输入在完全穿过图3C的示例中的滞后间隙之前再次从下降控制输入序列改变为上升控制输入序列时的响应性能的示例的曲线图。
[0014]图3E是示出在使图3C的示例中的滞后间隙转变的同时施加的多个顺序滞后输入补偿的详细示例的曲线图。
[0015]图3F是示出了用于在对转变响应曲线建模的过程中确定各种变量的机制的曲线图。
[0016]图3G是示出用于通过使用在图3F的示例中确定的变量在转变响应曲线上绘制代表点来对转变响应曲线进行建模的机制的曲线图。
[0017]图4是用于基于转变响应曲线的已知原点以及转变响应曲线的原点处的输入与转变响应曲线的终点处的输入之间的已知差异来对转变响应曲线进行建模的方法的流程图。
[0018]图5是用于基于作为反馈的致动器的测量输出对转变响应曲线进行建模的方法的流程图。
[0019]图6是用于施加滞后补偿以解决滞后间隙转变的方法的流程图。
具体实施方式
[0020]在详细解释本专利技术的任何实施例之前，应当理解的是，本专利技术在其应用方面不限于以下描述中阐述的或以下附图中示出的构造细节和部件的布置。本专利技术能够有其他实施例，并且能够以各种方式实践或实行。
[0021]图1示出了展现出滞后的系统中的致动器的控制系统。控制器101包括电子处理器103和计算机可读非暂时性存储器105。存储器105存储由电子处理器103执行的数据和指令，以提供如下所述的控制器10l的功能。控制器101接收来自用户控件107的输入(例如，以指示用户可操纵控件的相对位置的电压或电流的形式)，并向致动器109提供输出以控制致动器的操作。然而，由于系统展现出一定程度的滞后，在输入上升的同时提供给致动器的输出将导致与在输入下降的同时向致动器提供相同输出的情况下不同的行为。因此，控制器101被配置为提供滞后补偿，以帮助确保对于用户在控件107上的相同输入，致动器/系统相似地运转，而不管输入在任何给定时刻是上升还是下降。
[0022]虽然图1的示例示出了从用户控件107接收的控制输入，但是在一些实施方式中，可以由电子处理器103接收控制输入作为来自另一控制器或部件的、指示部件输出的期望的最终状态(例如，压力、速度等)的电子命令。另外，在一些实施方式中，代替响应于从外部源接收的命令输入来调节致动器，控制器可以被配置为响应于从传感器接收的指示测量条件的信号来调节致动器作为反馈响应。图2示出了基于反馈的控制器201的一个这样的示例，该控制器包括电子处理器203和计算机可读非暂时性存储器205。再次，存储器205存储数据和指令，这些数据和指令在由电子处理器执行时提供控制器201的功能。控制器201向液压阀207提供输出，该输出控制阀207的操作(例如，阀207被打开或关闭的程度)。压力传感器209监控液压流体压力209，并向控制器201提供反馈信号，该反馈信号又由控制器用来确定用于控制液压阀207的适当“输入”信号。然而，像图1的系统一样，图2的系统也展现出一定程度的滞后。因此，控制器201被配置为提供滞后补偿，以帮助确保液压阀对于由反馈回路确定的相同输入而相似地运转，而不管在任何给定时刻输入是上升还是下降。
[0023]许多类型的滞后的特征是由两条响应曲线界定的非线性函数，每条响应曲线指示在各种条件下对特定输入的系统响应。虽然下面的示例描述了其特征是两条响应曲线的滞后，但是这些方法和系统可以适于和应用于这样的情况，在这些情况下滞后的特征是一族非线性函数和/或特征是多维函数，其中致动器或系统对特定输入的输出响应不仅基于输入序列是递增还是递减，而且还基于其他变量(例如温度)。
[0024]图3A示出了展示出滞后的系统中的一对响应曲线的示例。上升曲线301定义了响应于递增的命令输入的序列的致动器性能(例如，系统“输出”)。相反，下降曲线303定义了响应于递减的命令输入的序列的致动器性能(例如，系统“输出”)。例如，在可变位置液压阀致动器的情况下，“输出”可以指示响应于被提供给阀致动器的给定电压或电流输入信号的阀的位置(例如，阀关闭的相对程度)。
[0025]上升曲线301和下降曲线303之间的间隔展示出了响应于给定输入的系统性能方面的差异，给定本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种系统，包括：至少一个致动器；以及控制器，所述控制器被配置为：定义多个响应曲线，每个响应曲线指示响应于在多个状态条件中的不同状态条件下向所述至少一个致动器提供多个输入值中的每个输入值而预期针对所述系统生成的系统输出值，定义参考曲线，所述参考曲线指示与所述多个输入值中的每个输入值相对应的、与所述状态条件无关的目标系统输出值，接收指示的输入值，标识所述参考曲线上的与所指示的输入值相对应的目标系统输出值，当接收到所指示的输入值时，确定状态转变是否已经发生，响应于确定没有发生状态转变而通过以下方式确定补偿输入值：标识第一响应曲线上的与等于所标识的目标系统输出值相等的系统输出值相对应的输入值，其中，所述第一响应曲线是所述多个响应曲线中的与当前状态条件相对应的响应曲线，以及基于所指示的输入值和所述第一响应曲线上的所标识的输入值之差来定义所述补偿输入值，响应于确定已经发生状态转变，生成转变响应曲线，其中，所述转变响应曲线从第一响应曲线上的原点延伸到第二响应曲线上的终点，其中，所述第一响应曲线与所检测到的状态转变之前的状态条件相对应，并且所述第二响应曲线与所述检测到的状态转变之后的状态条件相对应，并且其中，所述控制器被配置成基于转变响应曲线长度生成转变响应曲线，其中所述转变响应曲线长度指示所述转变响应曲线的原点处的输入值和所述转变响应曲线终点处的输入值之差，响应于确定所述状态转变已经发生，通过以下方式确定所述补偿输入值：标识所述转变响应曲线上的与等于所标识的目标系统输出值的系统输出值相对应的输入值，以及基于所指示的输入值和所述转变响应曲线上的所标识的输入值之差来定义所述补偿输入值，以及将所确定的补偿输入值作为控制输入施加到所述至少一个致动器。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制器被配置成通过以下方式生成所述转变响应曲线：访问查找表，所述查找表针对多个输入值中的每个输入值定义与所述转变响应曲线长度相对应的值，以及基于从查找表访问的所述转变响应曲线长度，针对所述状态转变之前接收的先前指示的输入值，对所述转变响应曲线进行建模。3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制器被配置为通过生成由下式定义的转变响应曲线来生成所述转变响应曲线：
其中，对于所述转变响应曲线的原点的输入值和所述转变响应曲线的终点的输入值之间的多个输入值中的每个输入值，ΔO
p
指示对于所述转变响应曲线上的输入值，所述转变响应曲线上的输出值和所述第一响应曲线上的输出值之差，ΔO指示对于所述转变响应曲线上的输入值，所述第二响应曲线上的输出值和所述第一响应曲线上的输出值之差，ΔI
p
指示所述转变响应曲线上的输入值和所述转变响应曲线的原点的输入值之差，以及ΔI指示所述转变响应曲线的原点处的输入值和所述转变响应曲线的终点处的输入值之差。4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述控制器被配置成通过以下方式生成所述转变响应曲线：将第一输入值作为输入施加到所述至少一个致动器，测量响应于将所述第一输入值作为输入施加到所述至少一个致动器而生成的实际系统输出值，计算所测量的实际系统输出值和所述第一响应曲线上的、对于所施加的第一输入值的输出值之差异ΔO
p
，计算所述第二响应曲线上的、对于所施加的第一输入值的输出值和所述第一响应曲线上的、对于所施加的第一输入值的输出值之差ΔO，计算所施加的第一输入值和所述转变响应曲线的原点处的输入值之差ΔI
p
，基于针对所施加的第一输入值和所测量的实际系统输出值的所计算的差ΔO
p
、所计算的差ΔO以及所计算的差ΔI
p
来估计所述转变响应曲线长度，以及基于所估计的转变响应曲线长度对所述转变响应曲线进行建模。5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一响应曲线是上升响应曲线，并且与所述上升响应曲线相对应的状态条件是所述系统接收所指示的输入值的递增序列，其中，所述第二响应曲线是下降响应曲线，并且与所述下降响应曲线相对应的状态条件是所述系统接收所指示的输入值的递减序列，并且其中，所述控制器被配置为：通过确定在接收各自具有连续递增的值的所指示的输入的序列时，所指示的输入值小于所指示的输入值的序列中的先前指示的输入值，来确定当接收到所指示的输入值时所述状态转变是否已经发生。6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一响应曲线是下降响应曲线，并且与所述下降响应曲线相对应的状态条件是所述系统接收所指示的输入值的递减序列，其中，所述第二响应曲线是上升响应曲线，并且与所述上升响应曲线相对应的状态条件是所述系统接收所指示的输入值的递增序列，并且其中，所述控制器被配置为：通过确定在接收各自具有连续递减的值的所指示的输入的序列时，所指示的输入值大于所指示的输入值的序列中的先前指示的输入值，来确定当接收到所指示的输入值时所述状态转变是否已经发生。7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制器还被配置成：确定先前生成的转变响应曲线是否用于确定最近的先前指示的输入值的所述补偿输入值，以及响应于确定所述先前生成的转变响应曲线被用于确定所述最近的先前指示输入值的所述补偿输入值，通过以下方式确定所述补偿输入值：当所指示的输入值在所述转变响应曲线的原点和终点之间的输入值范围内时，使用所
述转变响应曲线来确定所述补偿输入值，以及当所指示的输入值超出所述转变响应曲线的终点时，使用所述第二响应曲线来确定所述补偿输入值。8.根据权利要求7所...

【专利技术属性】
技术研发人员：杰夫，
申请(专利权)人：迪尔公司，
类型：发明
国别省市：