【技术实现步骤摘要】
具有死区补偿的电液比例伺服降阶自抗扰控制器构建方法
[0001]本专利技术属于机械液压控制
，尤其涉及一种具有死区补偿的电液比例伺服降阶自抗扰控制器构建方法。
技术介绍
[0002]电液比例伺服系统在工业中具有重要应用，但受到电液比例方向阀死区的影响，导致系统动态相位滞后严重，稳态误差很大，因此，目前电液比例伺服系统多采用开环控制，用于控制精度和动态响应速度要求不高的场合。为突破电液比例方向阀非线性死区的限制，发展高性能控制方法十分必要。但工业中常用的PID控制器无法有效解决比例方向阀非线性死区，控制效果不佳，而自适应、鲁棒、滑模等控制方法对模型精度要求较高，不利于工程实现。为此，提出了一种不依赖于系统精确模型的自抗扰控制器，并经过技术人员的发展，自抗扰控制器的线性形式得到了广泛应用。
[0003]通过对电液比例方向阀死区特性进行分析可知，电液比例方向阀死区会将死区范围内的控制信号“淹没”，导致大幅的系统输出滞后和稳态误差，因此对电液比例方向阀死区进行有效补偿，是提高系统控制性能的关键所在。但是，目前将线性自抗...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种具有死区补偿的电液比例伺服降阶自抗扰控制器构建方法，其特征在于：其包括以下几个步骤：S1，建立电液比例伺服系统模型，该电液比例伺服系统模型包括线性模型和电液比例方向阀非线性死区模型两部分，建立所述电液比例伺服系统模型的线性模型，然后进行拉普拉斯变换后忽略未建模扰动和外干扰力，仅考虑电液比例方向阀阀芯输入和液压缸位移输出关系得公式(9)其中，G
p
(s)为仅考虑电液比例方向阀阀芯输入和液压缸位移输出传递函数；X
V
(s)表示电液比例方向阀阀芯位移的拉普拉斯变换；Y(s)表示液压缸活塞位移的拉普拉斯变换；K
q
为流量增益系数；A
me
为平均活塞作用面积；s为拉普拉斯算子；为液压固有频率；A
e
为有效活塞作用面积；β
e
为油液有效体积弹性模量；V
e
为液压缸的等效体积；m为活塞和惯性负载的等效质量；为阻尼比，K
ce
＝K
c
+C
i
总流量压力系数；K
c
为流量
‑
压力系数；C
i
为液压缸的内泄露系数；电液比例方向阀非线性死区模型表述为公式(10)其中，k
sv
和Δ分别为死区的斜率与拐点；u为控制输入；DZ(u)为电液比例方向阀阀芯位移x
v
与控制输入u之间的函数关系；S2，对电液比例伺服系统模型进行重构，获得新死区和重构线性模型；根据公式(9)，将电液比例伺服系统的线性模型使用结构相同但参数不同的分段函数描述，然后，将液压缸正负运动模型的开环增益转移到死区斜率上，从而构建一个表述系统输出现象的新死区，统一液压缸在两个方向上的运动，重构后的新死区为公式(12)其中，b
r
，b
l
，m
r
＝k
sv
K
q1
/A1，m
l
＝k
sv
K
q2
/A2为所构造的新死区参数；将液压缸正负运动模型的开环增益转移到死区的斜率上后，重构线性模型为公式(13)其中，是ω
h1
与ω
h2
的平均值，是ξ
h1
与ξ
h2
的平均值；S3，对电液比例伺服系统模型中的线性模型进行频域分析，获得自抗扰控制器阶次，构建具有死区补偿的降阶线性自抗扰控制器，控制器由光滑死区逆、降阶扩张状态观测器和
线性状态误差反馈控制律三部分构成；S31，首先根据模型重构得到的新死区，设计光滑死区逆为公式(14)其中，为新死区参数的估计值；u
c
为光滑死区逆的输入；和的表达式分别为其中，σ为预设参数,σ>0；S32，构建降阶扩张状态观测器，构建的2阶线性扩张状态观测器为：其中，z1为电液比例伺服系统输出y的估计值，z2为总扰动f的估计值，β
01
和β
02
分别为线性扩张状态观测器第一增益和线性扩张状态观测器第二增益；S33，构建线性状态误差反馈控制律符合公式(24)式(24)中，ω
c
为位置误差反馈增益；r和分别为跟踪信号及其导数；b0为降阶线性自抗扰控制器中的设置参数；S4，调节降阶线性自抗扰控制器的参数，达到控制效果。2.根据权利要求1所述的具有死区补偿的电液比例伺服降阶自抗扰控制器构建方法，其特征在于，所述S1中建立所述电液比例伺服系统模型的线性模型，然后进行拉普拉斯变换的具体过程为：建立所述电液比例伺服系统模型的线性模型如公式(5)其中，Q
L
＝(Q1+Q2)/2为电液比例伺服系统负载流量，Q1为流入液压缸无杆腔的流量，Q2为流回液压缸有杆腔的流量；K
q
为流量增益系数；K
c
为流量
‑
压力系数；x
v
为电液比例方向阀阀芯位移；p
L
＝p1‑
p2为负载压力，p1和p2分别为液压缸无杆腔和有...
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