發(fā)布時(shí)間：2021-10-02 01:42

　　由于電液位置伺服系統(tǒng)中存在不易獲得精確數(shù)學(xué)模型、參數(shù)攝動(dòng)以及外部未知擾動(dòng)等問(wèn)題,采用了一種改進(jìn)自抗擾控制方案,充分利用系統(tǒng)已知信息,將系統(tǒng)位置誤差作為控制器輸入,以減小因擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器產(chǎn)生的相位滯后,進(jìn)而提高系統(tǒng)響應(yīng)速度。同時(shí)對(duì)系統(tǒng)位置誤差進(jìn)行觀測(cè)并予以補(bǔ)償,并將系統(tǒng)高階項(xiàng)以及未知擾動(dòng)視為總擾動(dòng),以簡(jiǎn)化控制器結(jié)構(gòu),最后采用MATLAB與AMESim進(jìn)行聯(lián)合仿真。結(jié)果表明,所設(shè)計(jì)的一階非線(xiàn)性自抗擾控制器能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的快速響應(yīng)及精度控制,相較于改進(jìn)前,響應(yīng)速度提升47.62%,跟蹤誤差降低44.44%,與PID控制相比,響應(yīng)速度提升了60%,跟蹤誤差降低了58.34%,對(duì)未知擾動(dòng)等因素有良好的抑制能力,擁有更優(yōu)良的控制品質(zhì)和魯棒性。 

【文章來(lái)源】：液壓與氣動(dòng). 2020,(12)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：8 頁(yè)

【部分圖文】：

電液位置伺服系統(tǒng)控制原理圖

對(duì)于電液伺服位置系統(tǒng)而言,在保證系統(tǒng)穩(wěn)定的前提下,期望系統(tǒng)響應(yīng)能夠有較好快速性和穩(wěn)態(tài)精度,以實(shí)現(xiàn)位置閉環(huán)系統(tǒng)對(duì)給定位置信號(hào)的精確跟蹤,非對(duì)稱(chēng)閥控液壓缸工作原理圖如圖2所示,由于其液壓缸的非對(duì)稱(chēng)性,以及負(fù)載彈力等影響,使其在伸縮過(guò)程中產(chǎn)生嚴(yán)重的非對(duì)稱(chēng)性。在電液伺服系統(tǒng)中,控制伺服閥的負(fù)載流量QL是負(fù)載壓力pL及閥芯位移xv的函數(shù),可表示為:

自抗擾控制(ADRC)技術(shù)是在經(jīng)典PID控制框架下,結(jié)合了現(xiàn)代控制理論,利用對(duì)狀態(tài)變量的實(shí)時(shí)觀測(cè),對(duì)擾動(dòng)進(jìn)行實(shí)時(shí)估計(jì)和補(bǔ)償,并構(gòu)造出具有“主動(dòng)抗擾”能力的一種新型控制器。該技術(shù)最大的優(yōu)勢(shì)就是不依賴(lài)控制對(duì)象的具體數(shù)學(xué)模型,對(duì)系統(tǒng)中的未知干擾因素有著良好的抑制能力,同時(shí)在改善系統(tǒng)控制品質(zhì),如穩(wěn)定性、魯棒性方面等都有優(yōu)良的效果[2]。自抗擾控制器的結(jié)構(gòu)如圖3所示,主要由跟蹤微分器(TD)、擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器(ESO)、反饋控制率(NLSEF)三部分組成。首先依據(jù)被控對(duì)象的控制目標(biāo)和承受能力,通過(guò)TD合理地安排過(guò)渡過(guò)程,使TD的輸出能夠快速精準(zhǔn)復(fù)現(xiàn)給定信號(hào),同時(shí)一并輸出給定信號(hào)的廣義微分信號(hào)。然后利用ESO實(shí)時(shí)估計(jì)系統(tǒng)的狀態(tài)信息以及總擾動(dòng)信息(包括系統(tǒng)未知擾動(dòng)和未建模部分),并對(duì)系統(tǒng)擾動(dòng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)線(xiàn)性補(bǔ)償。最后通過(guò)NLSEF模塊, 采用高效的誤差反饋規(guī)律把非線(xiàn)性系統(tǒng)變成積分串聯(lián)型線(xiàn)性系統(tǒng),從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電液位置伺服系統(tǒng)的非線(xiàn)性控制。根據(jù)式(12),將電液伺服位置系統(tǒng)模型考慮為三階系統(tǒng),如文獻(xiàn)[3-9],所采用即為上述傳統(tǒng)ADRC結(jié)構(gòu),則上圖中,R為位置給定信號(hào),通過(guò)TD為R安排過(guò)渡過(guò)程,將擴(kuò)展出位置信號(hào)x1、速度信號(hào)x2、加速度信號(hào)x3;z1, z2, z3為系統(tǒng)狀態(tài)的估計(jì)值;z4為ESO擴(kuò)張出系統(tǒng)總擾動(dòng)的估計(jì)值;e1, e2, e3為偏差信號(hào);b0為補(bǔ)償因子;u為控制信號(hào);w為干擾信號(hào);y為輸出信號(hào)。根據(jù)對(duì)上述參數(shù)分析可知,無(wú)論是線(xiàn)性還是非線(xiàn)性ADRC均存在著待整定參數(shù)眾多、觀測(cè)器需要觀測(cè)變量多、負(fù)擔(dān)重等問(wèn)題。

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號(hào)：3417756