基于扩张观测网络的电液伺服多参数在线并行辨识方法技术

本发明专利技术公开了一种基于扩张观测网络的电液伺服多参数在线并行辨识方法，所述方法包括：根据电液伺服系统信息建立电液伺服系统三阶状态空间模型；根据电液伺服系统三阶状态空间模型得到多个同步辨识参数扩展系统；基于多个同步辨识参数扩展系统得到扩张观测器网络，并通过扩张观测器网络对电液伺服系统多参数进行在线并行辨识。相较于现有技术中在线辨识方法没有考虑摩擦及外部扰动，这使得它们的估计精度不高，而本发明专利技术将扩张状态观测器应用于电液伺服系统参数辨识领域，确保了系统参数辨识过程对外界动态扰动与噪声的强大鲁棒能力，极大节约了多参数辨识的时间成本，为电液伺服的精确控制算法、动态扰动补偿提供强有力的支持。持。持。

【技术实现步骤摘要】
基于扩张观测网络的电液伺服多参数在线并行辨识方法


[0001]本专利技术涉及电液伺服系统参数辨识
，尤其涉及一种基于扩张观测网络的电液伺服多参数在线并行辨识方法。

技术介绍

[0002]电液伺服阀控非对称缸系统由于外形尺寸小、结构简单、负载能力强等优点，目前广泛应用于各类大型机械电子工程中。其位置、速度与压力的响应性能与控制精度是衡量其控制系统的重要指标。
[0003]目前对于系统参数辨识技术主要分为两大类：离线辨识和在线辨识。离线辨识技术只能在控制系统调试期间使用，并且这类方法具有较差得的鲁棒性。相对于离线辨识，在线辨识技术由于适用于更多复杂的情况。模型参考自适应法、递归最小二乘法、梯度算法是常用的质量与黏性阻尼系数在线辨识算法，它们因计算负担低而受到欢迎。但这些在线辨识方法没有考虑摩擦及外部扰动，这使得它们的估计精度不高。基于最优参数估计的方法对外部扰动有一定的鲁棒性，但由于其设计大量的矩阵运算，难以在工业上实现。因此，如何确保系统参数辨识过程对外界动态扰动与噪声的强大鲁棒能力问题成为一个亟待解决的问题。
[0004]上述内容仅用于辅助理解本专利技术的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

技术实现思路

[0005]本专利技术的主要目的在于提供了一种基于扩张观测网络的电液伺服多参数在线并行辨识方法，旨在如何确保系统参数辨识过程对外界动态扰动与噪声的强大鲁棒能力的技术问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了一种基于扩张观测网络的电液伺服多参数在线并行辨识方法，所述基于扩张观测网络的电液伺服多参数在线并行辨识方法包括：
[0007]根据电液伺服系统信息建立电液伺服系统三阶状态空间模型；
[0008]根据所述电液伺服系统三阶状态空间模型得到多个同步辨识参数扩展系统；
[0009]基于多个同步辨识参数扩展系统得到扩张观测器网络，并通过所述扩张观测器网络对电液伺服系统多参数进行在线并行辨识。
[0010]可选地，根据电液伺服系统信息确定液压缸无杆腔压力、液压缸有杆腔压力、液压缸无杆腔工作面积及液压缸有杆腔工作面积确定油缸驱动力；
[0011]分别根据所述液压缸无杆腔压力、所述液压缸有杆腔压力、电液伺服系统供油压力、电液伺服系统回油压力、电液伺服阀总增益系数及油缸内外泄漏系数、油缸外泄漏系数、液压油的弹性模量、油缸无杆腔工作容积、油缸有杆腔工作容积确定对应的无杆腔工作流量和有杆腔工作流量；
[0012]根据所述油缸驱动力、所述无杆腔工作流量、所述有杆腔工作流量及电液伺服系
统状态变量构建电液伺服系统三阶状态空间模型。
[0013]可选地，所述根据电液伺服系统信息确定液压缸无杆腔压力、液压缸有杆腔压力、液压缸无杆腔工作面积及液压缸有杆腔工作面积确定油缸驱动力的步骤，包括：
[0014]根据电液伺服系统信息确定液压缸无杆腔压力、液压缸有杆腔压力、液压缸无杆腔工作面积及液压缸有杆腔工作面积通过阀控非对称液压缸系统负载的力平衡公式得到油缸驱动力；
[0015]所述阀控非对称液压缸系统负载的力平衡公式为：
[0016][0017]F
e
＝p1A1‑
p2A2[0018]式中，m为活塞杆与负载的等效总质量，为位移的二阶导数，p1为液压缸无杆腔压力，p1为液压缸有杆腔压力，A1为液压缸无杆腔工作面积，A2为液压缸有杆腔工作面积，K为负载弹簧刚度，y为活塞杆位移，B为负载阻尼系数，为位移的一阶导数，F
L
为等效外负载力及其未知动态扰动，F
e
为油缸驱动力。
[0019]可选地，所述分别根据所述液压缸无杆腔压力、所述液压缸有杆腔压力、电液伺服系统供油压力、电液伺服系统回油压力、电液伺服阀总增益系数和油缸内外泄漏系数、油缸外泄漏系数、液压油的弹性模量、油缸无杆腔工作容积、油缸有杆腔工作容积确定无杆腔工作流量和有杆腔工作流量的步骤，包括：
[0020]根据所述液压缸无杆腔压力、所述液压缸有杆腔压力、电液伺服系统供油压力及电液伺服阀总增益系数通过伺服阀流量连续性公式得到无杆腔工作流量和有杆腔工作流量；
[0021]所述伺服阀流量连续性公式为：
[0022][0023][0024]式中，sign(
·
)为符号函数，Q1为无杆腔工作流量，Q2为有杆腔工作流量，p
s
为电液伺服系统供油压力，u为伺服阀的控制输入信号，k
t
为伺服阀总增益系数；
[0025]根据油缸内外泄漏系数、油缸外泄漏系数、液压油的弹性模量、油缸无杆腔工作容积、油缸有杆腔工作容积通过非对称液压缸的流量连续性公式得到无杆腔工作流量和有杆腔工作流量；
[0026]所述非对称液压缸的流量连续性公式为：
[0027][0028]式中，C
ip
为油缸的内泄漏系数，C
ep
为油缸外泄漏系数，β
e
为液压油的弹性模量，V1为油缸无杆腔工作容积，V2为油缸有杆腔工作容积，和分别为V1和V2的时间导数；和分别为p1和p2的时间导数。
[0029]可选地，所述根据所述油缸驱动力、所述无杆腔工作流量、所述有杆腔工作流量及电液伺服系统状态变量构建电液伺服系统三阶状态空间模型的步骤，包括：
[0030]根据所述油缸驱动力、所述无杆腔工作流量、所述有杆腔工作流量及电液伺服系统状态变量通过预设向量公式构建电液伺服系统三阶状态空间模型；
[0031]所述预设向量公式为：
[0032][0033][0034][0035]式中，C
ip
为油缸的内泄漏系数，C
ep
为油缸外泄漏系数，β
e
为液压油的弹性模量，L为活塞杆的有效行程，y0为活塞杆的初始位置，为油缸驱动力导数，x1、x2和x3为状态向量，和为状态向量x1、x2、x3的时间导数。
[0036]可选地，所述根据所述电液伺服系统三阶状态空间模型得到多个同步辨识参数扩展系统的步骤，包括：
[0037]根据所述电液伺服系统三阶状态空间模型通过多个同步辨识参数对应的液压系统运动平衡公式得到多个同步辨识参数扩展系统，所述多个同步辨识参数包括活塞杆与负载的等效总质量、负载阻尼系数及等效外负载力及其未知动态扰动，所述多个同步辨识参数扩展系统包括活塞杆与负载的等效总质量扩展系统、负载阻尼系数扩展系统及等效外负载力及其未知动态扰动扩展系统；
[0038]多个同步辨识参数对应的液压系统运动平衡公式为：
[0039]Σ1:
[0040]Σ2:
[0041]Σ3:
[0042]式中，v
i
(i＝1,2,3)为速度，为加速度，F
ei
(i＝1,2,3)为油缸驱动力，a1、a2和a3分别为r、B和F
L
的时间导数，r为负载质量的倒数，Σ1为活塞杆与负载的等效总质量扩展系统，Σ2为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于扩张观测网络的电液伺服多参数在线并行辨识方法，其特征在于，所述基于扩张观测网络的电液伺服多参数在线并行辨识方法包括以下步骤：根据电液伺服系统信息建立电液伺服系统三阶状态空间模型；根据所述电液伺服系统三阶状态空间模型得到多个同步辨识参数扩展系统；基于多个同步辨识参数扩展系统得到扩张观测器网络，并通过所述扩张观测器网络对电液伺服系统多参数进行在线并行辨识。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据电液伺服系统信息建立电液伺服系统三阶状态空间模型的步骤，包括：根据电液伺服系统信息确定液压缸无杆腔压力、液压缸有杆腔压力、液压缸无杆腔工作面积及液压缸有杆腔工作面积确定油缸驱动力；分别根据所述液压缸无杆腔压力、所述液压缸有杆腔压力、电液伺服系统供油压力、电液伺服系统回油压力、电液伺服阀总增益系数及油缸内外泄漏系数、油缸外泄漏系数、液压油的弹性模量、油缸无杆腔工作容积、油缸有杆腔工作容积确定无杆腔工作流量和有杆腔工作流量；根据所述油缸驱动力、所述无杆腔工作流量、所述有杆腔工作流量及电液伺服系统状态变量构建电液伺服系统三阶状态空间模型。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据电液伺服系统信息确定液压缸无杆腔压力、液压缸有杆腔压力、液压缸无杆腔工作面积及液压缸有杆腔工作面积确定油缸驱动力的步骤，包括：根据电液伺服系统信息确定液压缸无杆腔压力、液压缸有杆腔压力、液压缸无杆腔工作面积及液压缸有杆腔工作面积通过阀控非对称液压缸系统负载的力平衡公式得到油缸驱动力；所述阀控非对称液压缸系统负载的力平衡公式为：F
e
＝p1A1‑
p2A2式中，m为活塞杆与负载的等效总质量，为位移的二阶导数，p1为液压缸无杆腔压力，p1为液压缸有杆腔压力，A1为液压缸无杆腔工作面积，A2为液压缸有杆腔工作面积，K为负载弹簧刚度，y为活塞杆位移，B为负载阻尼系数，为位移的一阶导数，F
L
为等效外负载力及其未知动态扰动，F
e
为油缸驱动力。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述分别根据所述液压缸无杆腔压力、所述液压缸有杆腔压力、电液伺服系统供油压力、电液伺服系统回油压力、电液伺服阀总增益系数和油缸内外泄漏系数、油缸外泄漏系数、液压油的弹性模量、油缸无杆腔工作容积、油缸有杆腔工作容积确定对应的无杆腔工作流量和有杆腔工作流量的步骤，包括：根据所述液压缸无杆腔压力、所述液压缸有杆腔压力、电液伺服系统供油压力及电液伺服阀总增益系数通过伺服阀流量连续性公式得到无杆腔工作流量和有杆腔工作流量；所述伺服阀流量连续性公式为：
式中，sign(
·
)为符号函数，Q1为无杆腔工作流量，Q2为有杆腔工作流量，p
s
为电液伺服系统供油压力，u为伺服阀的控制输入信号，k
t
为伺服阀总增益系数；根据油缸内外泄漏系数、油缸外泄漏系数、液压油的弹性模量、油缸无杆腔工作容积、油缸有杆腔工作容积通过非对称液压缸的流量连续性公式得到无杆腔工作流量和有杆腔工作流量；所述非对...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋宝，高天赐，周向东，赵琨，赵云龙，林志鹏，刘皓轩，钟靖龙，唐小琦，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：