1.一种针对控制方向未知的气动系统位置自适应控制方法,其特征在于,该方法按照以下步骤具体实施:步骤1、建立气动位置伺服系统的模型
根据气动位置伺服系统的工作机理,忽略摩擦,同时进行线性化处理,得到线性化数学模型如式(1)所示:其中x1、x2、x3为系统状态变量,物理含义分别表示活塞(1)的位置、速度和加速度,分别对应为x1、x2、x3的一阶导数,u为控制输入,a1,a2,a3为未知模型参数,b为大小和方向均未知的系统控制增益,控制目标是在比例阀(5)输出正、反两种连接方式时,使活塞(1)的位移y都能跟踪所要求的期望输出yd;
步骤2、引入Nussbaum增益函数,设置气动位置伺服系统的自适应控制器对上述的式(1)选取自适应控制器,自适应控制器的模型表达式分别如式(2)和式(3)所示:其中N(ξ)为Nussbaum型偶函数,z1=x1-yd, z2=x2-α1,z3=x3-α2,θ=[1 a1 a2 a3]T为参数向量,为θ的估计值, 为状态向量, 为期望输出yd的一阶导数, 为α1的一阶导数, 为α2的一阶导数,α1、α2、z1、z2、z3为中间变量,c1、c2和c3为设置参数;
步骤3、对控制信号u′进行限幅,如式(4):
Umax为控制量限幅值;
步骤4、对气动位置伺服系统的未知模型参数的值进行估计
未知模型参数的估计值参照式(5)进行计算:
其中的Γ是正定矩阵,为自适应增益,为 的一阶导数,
将式(5)估计得到的 数值用于实时更新式(2)中的参数,计算机(6)通过D/A转换器将经过限幅的控制信号输给比例阀(5),实时调节无杆气缸(3)中活塞(1)的位移y。
2.根据权利要求1所述的针对控制方向未知的气动系统位置自适应控制方法,其特征在于:所述的步骤1中,被控气动位置伺服系统的结构是,无杆气缸(3)的活塞(1)与负载(2)固定连接,活塞(1)还与位移检测仪(4)对应接触,位置检测仪(4)的输出信号通过A/D转换器接入计算机(6);无杆气缸(3)的气腔A侧和气腔B侧分别与比例阀(5)的两个出气端对应联通,比例阀(5)为三位五通比例伺服阀,按照两个出气端连接顺序的不同分别定义为正、反方向两种连接方式,比例阀(5)进气端与储气罐(9)连通,储气罐(9)通过减压阀(7)与气泵(8)联通,计算机(6)通过D/A转换器与比例阀(5)连接。