【技术实现步骤摘要】
本专利技术是一种电液伺服阀的滑模变结构控制方法，具体涉及电液伺服阀的控制方法，属于自动化控制领域。
技术介绍
1、随着科学技术的高速发展，机电液控制技术在各行业得到了广泛的应用。在高风险作业中，用电液自动控制的机器人，以替代人完成海底作业和有毒现场的施工；在制造业中用电液控制的机械手，以替代人完成自动生产线上的焊接，喷漆，装配等；用于自动生产线的位置，速度与时间的控制；用于加工机械零件的加工中心，以实现六面体的高精度自动加工。在汽车及工程车辆中，用机液伺服转向系统；用于汽车的无人驾驶，自动换挡。在军事工业中用于飞机的操纵系统；雷达跟踪和舰船的舵机装置；导弹的位置控制和发射架的自动控制等。
2、滑模变结构控制：又称为滑模模态控制或变结构控制，其本质上是一类特殊的非线性控制，其非线性表现为控制的不连续性。这种控制策略与其他控制的不同之处在于系统的“结构”并不固定，而是可以在动态过程中，根据系统当前的状态有目的地不断变化，迫使系统按照预定“滑动模态”的状态轨迹运动。由于滑动模态可以进行设计且与对象参数及扰动无关，使得滑模变结构控制具有快速响应、对参数变化及扰动不灵敏、无需系统在线辨识、物理实现简单等优点。滑模变结构控制出现于20世纪50年代，历经70余年的发展，已成为控制系统的一种设计方法，适用于线性与非线性、确定性与不确定性系统、集中控制与分散控制等。这种控制方法通过控制量的切换使系统状态沿滑模面滑动，使系统在受到参数变动和外干扰时具有不变性。
3、电液伺服系统是一个典型的非线性系统，且存在着诸多不确定因素(
4、现有技术中，申请号为cn202111219878.0的专利技术专利公开了一种面向随机非线性系统的非同步滑模控制方法，该专利技术采取隐马尔可夫模型来解决滑模控制器设计中的异步问题；该专利技术所构造的滑模面是通过将模态依赖与输出反馈相结合的方式所得到的，其形式为同时在基于隐马尔可夫模型的基础上刻画了系统与滑模面的非同步关系。申请号为cn201910250486.7的专利技术专利公开了一种基于主动积分滑模的混沌轨迹跟踪方法，包括如下步骤：s1、对于带有建模不确定和外部干扰信号的n维混沌系统，根据混沌系统的状态方程和期望轨迹建立轨迹跟踪误差系统；s2、将主动控制方法和积分滑模控制方法相结合，建立主动积分滑模控制器方程，并采用主动积分滑模控制器方程对轨迹跟踪误差系统进行平衡控制；该专利技术提供的跟踪方法能够对轨迹跟踪误差系统进行平衡控制，形成闭环系统，轨迹跟踪误差渐进收敛到零，达到混沌系统的轨迹跟踪控制的目的。
5、综上所述，现有技术中还未提供解决上述及相关问题的技术方案。
技术实现思路
1、本专利技术是一种对电液伺服阀的滑模控制方法，其主要目的为了通过控制输入电流实现对输出位移的控制。为了克服上述现有技术中存在的缺陷和不足，通过滑模变结构和自适应控制实现了位置和速度的跟踪控制不仅有效解决该电液伺服控制阀的参数不确定性、复杂非线性性问题，为消除常规滑模变结构控制系统产生的抖振现象提供一种效果更好的滑模控制方法，进一步改善了系统的跟踪动态性能。
2、本专利技术通过下述技术方案实现：
3、一种电液伺服阀的滑模变结构控制方法，包括以下步骤：
4、s1、构建系统键合图，并根据系统键合图中元素间的因果关系推导建立系统状态方程；
5、s2、根据系统状态方程进行滑模面设计，获得误差元素矩阵，并建立系统误差状态模型；
6、s3、根据系统误差状态模型选择滑模面进行滑模控制器设计，并利用滑模条件和等效控制方法建立滑动模态方程，计算获得系统控制变量uj，实现系统的滑模变结构控制。
7、优选的，所述键合图包括分别建立的电子放大器、永磁动铁式力矩马达、前置喷嘴阀和滑阀四个子系统键合图，再将相同号键连接起来形成总键合图。
8、优选的，所述系统状态方程为：
9、其中，为系统状态变量导数，x为系统状态变量，u为输入控制变量，a为系统状态变量的系数矩阵，b为输入控制变量的系数矩阵。
10、优选的，所述系统误差状态模型为：
11、其中，为误差变量导数，e为误差变量，f为外界扰动变量，u为输入控制变量，a为系统状态变量的系数矩阵，b为输入控制变量的系数矩阵。
12、优选的，所述滑动模态方程为：
13、其中：为系统状态变量导数，x为系统状态变量元，i为单位矩阵，s为切换函数，a为系统状态变量的系数矩阵，b为输入控制变量的系数矩阵，c为三角矩阵。
14、优选的，系统控制变量uj是根据指数趋近律和广义滑模条件计算得到的。
15、优选的，还包括：
16、s4、通过仿真分析模型研究伺服阀输出信号跟踪其输入信号的能力，所述输入信号为电压，所述输出信号为滑阀阀芯位移。
17、优选的，所述仿真模型是根据被控对象状态空间方程以及设计的滑模控制器输入变量和输出变量之间滑模方程关系，并结合simulink模块库搭建的系统动态特性simulink仿真模型。
18、优选的，还包括：
19、s5、在仿真数据基础上进行试验验证，观察输入信号变化对电液伺服阀动态性能的影响；
20、s6、根据s4得到的试验数据对所述滑模变结构控制方法进行优化设计。
21、优选的，一种如权利要求1至9任一项所述的电液伺服阀的滑模变结构控制方法设计的滑模控制器，所述滑模控制器在系统控制变量uj稳定的情况下，跟踪延迟时间不超过1s。
22、本专利技术与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
23、(1)本专利技术是通过构建系统键合图推导建立系统状态方程，设计滑模面，并通过选择滑模面进行滑模控制器设计，实现对系统的滑模变结构控制目的，起到使控制器设计简单，系统响应速度快、控制效果更加稳定的作用，解决该电液伺服控制阀的参数不确定性、复杂非线性系统抖振现象问题，提高了系统的跟踪动态性能参数，改善了控制的鲁棒性。
24、(2)本专利技术通过分别建立的电子放大器、永磁动铁式力矩马达、前置喷嘴阀和滑阀四个子系统键合图，再把相同号键连接起来形成总键合图，达到推导状态空间方程，进而求得输出方程的目的。
25、(3)本本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种电液伺服阀的滑模变结构控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的电液伺服阀的滑模变结构控制方法，其特征在于，所述系统键合图包括分别建立的电子放大器、永磁动铁式力矩马达、前置喷嘴阀和滑阀四个子系统键合图，再将相同号键连接起来形成总键合图。
3.根据权利要求2所述的电液伺服阀的滑模变结构控制方法，其特征在于，所述系统状态方程为：其中，为系统状态变量导数，X为系统状态变量，U为输入控制变量，A为系统状态变量的系数矩阵，B为输入控制变量的系数矩阵。
4.根据权利要求3所述的电液伺服阀的滑模变结构控制方法，其特征在于，所述系统误差状态模型为：其中，为误差变量导数，E为误差变量，F为外界扰动变量，U为输入控制变量，A为系统状态变量的系数矩阵，B为输入控制变量的系数矩阵。
5.根据权利要求4所述的电液伺服阀的滑模变结构控制方法，其特征在于，所述滑动模态方程为：其中：为系统状态变量导数，x为系统状态变量元，I为单位矩阵，S为切换函数，A为系统状态变量的系数矩阵，B为输入控制变量的系数矩阵，C为三角矩阵。
6.
7.根据权利要求1所述的电液伺服阀的滑模变结构控制方法，其特征在于，还包括：
8.根据权利要求7所述的电液伺服阀的滑模变结构控制方法，其特征在于，所述仿真模型是根据被控对象状态空间方程以及设计的滑模控制器输入变量和输出变量之间滑模方程关系，并结合Simulink模块库搭建的系统动态特性Simulink仿真模型。
9.根据权利要求7所述的电液伺服阀的滑模变结构控制方法，其特征在于，还包括：
10.一种如权利要求1至9任一项所述的电液伺服阀的滑模变结构控制方法设计的滑模控制器，其特征在于，所述滑模控制器在系统控制变量uj稳定的情况下，跟踪延迟时间不超过1s。
...【技术特征摘要】
1.一种电液伺服阀的滑模变结构控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的电液伺服阀的滑模变结构控制方法，其特征在于，所述系统键合图包括分别建立的电子放大器、永磁动铁式力矩马达、前置喷嘴阀和滑阀四个子系统键合图，再将相同号键连接起来形成总键合图。
3.根据权利要求2所述的电液伺服阀的滑模变结构控制方法，其特征在于，所述系统状态方程为：其中，为系统状态变量导数，x为系统状态变量，u为输入控制变量，a为系统状态变量的系数矩阵，b为输入控制变量的系数矩阵。
4.根据权利要求3所述的电液伺服阀的滑模变结构控制方法，其特征在于，所述系统误差状态模型为：其中，为误差变量导数，e为误差变量，f为外界扰动变量，u为输入控制变量，a为系统状态变量的系数矩阵，b为输入控制变量的系数矩阵。
5.根据权利要求4所述的电液伺服阀的滑模变结构控制方法，其特征在于，所述滑动模态方程为：其中：为系统状态变量导数，x为系...
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