欢迎来到知嘟嘟! 联系电话:13095918853 卖家免费入驻,海量在线求购! 卖家免费入驻,海量在线求购!
知嘟嘟
我要发布
联系电话:13095918853
知嘟嘟经纪人
收藏
专利号: 2016101640998
申请人: 西安理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 流体压力执行机构;一般液压技术和气动技术
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
价格&联系人
年费信息
委托购买

摘要:

权利要求书:

1.一种液压位置伺服系统输出反馈自适应控制方法,其特征在于,该方法按照以下步骤具体实施:步骤1、建立液压位置伺服系统的模型

该液压位置伺服系统的数学模型如下式(1):

其中,Pa和Pb分别为液压缸无杆腔A和有杆腔B的压力, 和 分别为Pa和Pb的一阶导数,Ps和Pr分别为供油压力和回油压力,Qa和Qb分别为流入无杆腔A和流出有杆腔B的流量,Aa和Ab为活塞在无杆腔A和有杆腔B的有效作用面积,Va和Vb为液压缸无杆腔A和有杆腔B的容积,Cd为流量系数,Ct为内泄漏系数,w为比例阀面积梯度,xv为比例阀阀芯位移,kv为比例阀比例系数,u为控制信号,ρ为油液密度,βe为体积弹性模量,M为负载质量,Bp为粘性阻尼系数,ke为负载弹性系数,y为液压缸活塞的位移,y通过位移检测仪(4)检测得到,和 分别为y的一阶导数和二阶导数,FL为外负载力,引入负载流量QL和负载压力PL的定义:

忽略外负载力FL以及库伦摩擦等非线性负载,对非线性函数进行线性化处理,得到该液压位置伺服系统的机理模型为:其中,Kxa和Kpa分别为线性化后的流量增益和流量压力系数,Am表示液压缸的平均有效面积,定义该液压位置伺服系统的状态变量为: 其中的上

标T是指向量的转置,

则该液压位置伺服系统的状态方程为:

近似得到在平衡工作点附近的液压位置伺服系统的三阶线性模型如下:其中 分别对应为x1、x2、x3的一阶导数,b、α2、α1、α0为未知模型参数,为y的三阶导数,控制目标是使活塞位移y跟踪所要求的期望输出ym;

步骤2、建立液压位置伺服系统的输出反馈自适应控制器模型给式(5)构建一个输出反馈自适应控制器,其模型如下式(6):u′=θTω,   (6)

其中,u'为限幅之前的控制信号;θT和ω均为4维向量,θT是θ的转置向量,θ=[k1 θ1 θ2 θ0]T,ω=[ym ω1 ω2 y]T,ω1和ω2分别通过对期望输出信号ym和活塞位移y滤波得到,即如公式(7)所示:其中, 和 分别为ω1和ω2的一阶导数,Λ、h为设计参数,变量 的导数通过欧拉公式求取,具体形式如下式(8):其中, 是x(t)的一阶导数, 表示 在k个采样时刻的值,ΔT为采样时间,对控制信号u进行限幅,具体形式如下式(9):

其中,Umax为控制信号u的限幅值;

步骤3、计算输出反馈自适应控制器模型参数的估计值

实际液压位置伺服系统采用式(5)的传递函数Wp(s)如下式:其中,b、α2、α1、α0为对象模型的参数;

假定传递函数Wm(s)的参考模型如下式:

其中,bm、α2m、α1m、α0m为参考模型的参数;

确定自适应参数的估计值规律,参照下式(12):

其中,θ=[k1 θ1 θ2 θ0]T,是θ的一阶导数;γ为调节参数;

sgn(b)是关于b的符号函数,当b>0时,sgn(b)=1;当b=0时,sgn(b)=0;当b<0时,sgn(b)=-1;

T

ω=Wm(ω)表示信号向量ω通过传递函数为Wm(s)的模块所对应的输出信号,ω是ω的转置向量;

ε=e+αη为增广误差,e=y-ym为跟踪误差,ym是输入信号,y是活塞位移,是α的一阶导数,η=θTWm(ω)-Wm(θTω)为辅助误差,Wm(θTω)是信号向量θTω通过期望传递函数为Wm(s)T的模块后的信号,θ是θ的转置向量,

先计算跟踪误差e,再计算辅助误差η,进而利用上一时刻的α值求得ε,将ε代入公式(12)中的第一方程中求得当前时刻的θ值,将ε代入公式(12)中的第二方程中求得当前时刻的α值,将估计得到的向量θ,即k1、θ1、θ2和θ0的数值用于实时更新输出反馈自适应控制器模型公式(6)的参数,计算机通过D/A转换器的信号输出,实时调节非对称液压缸的活塞的位移量,即成。

2.根据权利要求1所述的液压位置伺服系统输出反馈自适应控制方法,其特征在于:所述的步骤1中,所述的液压位置伺服系统的结构是,包括非对称的液压缸(3),液压缸无杆腔A和有杆腔B的有效作用面积不等,液压缸(3)中的活塞(1)与负载(2)固定连接,活塞(1)连接有活塞杆,活塞杆上对应设置有位移检测仪(4),位移检测仪(4)的信号输出端通过A/D转换器接入计算机(6);液压缸(3)的无杆腔A与比例阀(5)的进液端或比例阀(5)的回液端联通,比例阀(5)选用三位四通电磁阀,液压缸(3)的有杆腔B对应地通过比例阀的控制与回液端或进液端联通;另外,比例阀(5)的P端口通过减压阀(7)与油泵(8)连通,比例阀(5)的T端口与液压泵储油箱(9)连通;比例阀(5)的电磁阀芯与通过D/A转换器与计算机(6)连接。

3.根据权利要求2所述的液压位置伺服系统输出反馈自适应控制方法,其特征在于:所述的液压缸(3)无杆腔A的有效作用面积是有杆腔B的1.6倍。