【技术实现步骤摘要】
一种隧道装备臂架电液驱动系统的力/位置抗扰控制方法
[0001]本专利技术属于隧道作业装备的液压臂架控制领域，特别是涉及一种隧道装备臂架电液驱动系统的力/位置抗扰控制方法。
技术介绍
[0002]隧道开挖是一项耗时长、难度大且极具挑战性的施工作业。随着隧道钻爆法作业装备的机械化、自动化、智能化发展，其对作业精度的要求也越来越高。目前，以凿岩台车、湿喷台车等为代表的隧道钻爆法作业装备多采用大型液压臂架结构，其电液驱动系统的控制方式常为PID控制。然而，复杂多变的地下环境使得隧道作业装备的液压参数(油液弹性模量等)存在较大参数不确定性。同时，各类地质条件(岩爆、软岩大变形等)使得隧道作业装备在进行岩层接触作业时受到较大的时变外负载干扰。这些因素给控制算法的鲁棒性带来了极大的挑战，严重影响了隧道钻爆法装备的作业精度。
技术实现思路
[0003]针对以上技术问题，本专利技术提供一种隧道装备臂架电液驱动系统的力/位置抗扰控制方法。
[0004]本专利技术解决其技术问题采用的技术方案是：
[0005]一种...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种隧道装备臂架电液驱动系统的力/位置抗扰控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：S100：获取臂架电液驱动系统的阀控非对称缸系统的参数信息，根据所述参数信息建立臂架电液驱动系统的阀控非对称缸数学模型，包括阀控非对称缸的流量连续性方程、阀口流量方程以及力平衡方程；S200：设计外环非线性扰动观测器，对所述阀控非对称缸的力平衡方程中的外环集总扰动进行动态估计，设计基于扰动观测器的阀控非对称缸外环位置跟踪控制器，结合当前位置和期望位置以及外环集总扰动估计的表达式得到外环位置跟踪的虚拟控制输入表达式，调节外环反馈增益参数使得外环位置跟踪满足预设外环控制性能指标；S300：基于所述阀控非对称缸的力平衡方程、所述虚拟控制输入表达式、所述阀控非对称缸的流量连续性方程和所述阀口流量方程得到内环力跟踪误差函数的微分表达式，设计内环非线性扰动观测器对所述内环力跟踪误差函数微分表达式中的内环集总扰动进行动态估计，设计基于扰动观测器的阀控非对称缸内环力跟踪控制器，结合所述力跟踪误差函数的微分表达式和内环集总扰动估计的表达式得到内环力跟踪控制输入，通过调节内环反馈增益参数使得内环力跟踪满足预设内环控制性能指标；S400：传感器获取臂架阀控非对称缸的输出参数，其中，所述输出参数包括位置和非对称缸的压力，将所述当前位置和所述当前位置的差分反馈至所述外环位置跟踪控制器和所述内环力跟踪控制器，将所述非对称缸的压力反馈至所述内环力跟踪控制器，并返回S200中继续进行所述外环反馈增益参数和所述内环反馈增益参数的调节，以使外环位置跟踪和内环力跟踪满足预设的对应控制性能指标。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S100中根据所述参数信息建立阀控非对称缸的流量连续性方程，具体为：其中，V1＝V
10
+A1x和V2＝V
20
‑
A2x分别为液压缸无杆腔有效体积和有杆腔有效体积，V
10
和V
20
分别为无杆腔、有杆腔及相连管道的初始体积，x为等效负载位移，β
e
为有效体积弹性模量，P1和P2分别为液压缸无杆腔和有杆腔的压力，A1和A2分别为液压缸无杆腔和有杆腔的有效工作面积，Q1和Q2为液压缸无杆腔和有杆腔的阀口流量，f1和f2分别表示液压缸无杆腔和有杆腔的集总扰动。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，S100中根据所述参数信息建立阀控非对称缸的阀口流量方程，具体为：
其中，c1、c2、c3、c4分别为电液比例阀的增益系数，由阀门孔的形状和尺寸决定，P
S
为供油出口压力，P
T
为回油口压力；根据牛顿第二定律，阀控非对称缸的力平衡方程可表示为：其中，x为等效负载位移，为等效负载速度，为等效负载加速度，m为活塞杆及负载的等效质量，b表示粘性摩擦系数，F为阀控液压缸对系统施加的驱动力,f
l
代表力平衡方程中液压缸无杆腔的集总扰动项。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，S200中设计外环非线性扰动观测器，对所述阀控非对称缸的力平衡方程中的外环集总扰动进行动态估计，包括：S210：基于所述阀控非对称缸的力平衡方程得到该方程的状态空间表达式；S220：根据所述状态空间表达式中的外环集总扰动设计外环非线性扰动观测器对所述外环集总扰动进行动态估计。5.根据权利要求4所述的方...
【专利技术属性】
技术研发人员：毛建旭，廖泽雨，王耀南，刘理，刘彩苹，张辉，朱青，刘敏，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：
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