[发明专利]一种基于干扰补偿和全状态约束的电液伺服系统预设性能输出反馈控制方法

说明书

本发明公开了电液伺服系统技术领域的一种基于干扰补偿和全状态约束的电液伺服系统预设性能输出反馈控制方法，包括以下步骤：建立双出杆液压缸伺服系统模型；设计基于模型不确定性补偿和全状态约束的电液伺服系统预设性能控制器；调节基于控制律u参数；本发明设计的基于障碍李雅普诺夫函数的电液伺服系统预设性能输出反馈控制器，对系统干扰和未知状态进行估计并用于控制器设计，能有效提高了电液伺服系统的实用性，大大降低了系统的反馈增益，通过预设性能函数和障碍李雅普诺夫函数的设计对系统的跟踪误差和状态进行了约束，保证了双出杆液压缸伺服系统的位置输出能准确地跟踪期望的位置指令。

技术领域

本发明涉及电液伺服系统技术领域，具体涉及一种基于干扰补偿和全状态约束的电液伺服系统预设性能输出反馈控制方法。

背景技术

电液伺服系统是指以伺服元件(伺服阀或伺服泵)为控制核心的液压控制系统，它通常由指令装置、控制器、放大器、液压源、伺服元件、执行元件、反馈传感器及负载组成。电液伺服系统又称跟踪系统，是一种自动控制系统，在这种系统中，执行元件能够自动、快速而准确地按照输入信号的变化规律而动作。同时，系统还起到将信号功率放大的作用。这种由电液元件组成的系统称为液压伺服系统。

电液伺服系统具有控制精度高、输出功率大、信号处理灵活，易于实现各种参量的反馈等优点，因此其已被广泛应用于国防和工业的各个领域。然而，随着时代的进步，对液压系统的性能要求越来越高，需要考虑的影响因素也随之增加，导致高性能控制器的设计异常复杂。为了提高电液系统的跟踪性能，设计人员对许多先进的非线性控制器进行了研究，如鲁棒自适应控制、自适应鲁棒控制、干扰补偿控制、滑模控制等等。虽然都取得了优异的跟踪性能，这些控制仅关注稳态控制误差，对瞬态跟踪误差以及系统运行状态并没有直观的展示、量化的控制。此外，大多数控制器需要知道系统的全部状态信息，这对实际液压应用系统来说几乎是无法满足的，因为处于结构、空间、可靠性、经济性等方面的考虑，实际系统常常仅安装用于测量位置信号的位移传感器。如何在仅位置状态信息可知的情况下，取得可控的瞬态误差和高精度稳态跟踪的同时，并约束系统的状态是一个重要问题。

因此，亟需设计一种基于干扰补偿和全状态约束的电液伺服系统预设性能输出反馈控制方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于干扰补偿和全状态约束的电液伺服系统预设性能输出反馈控制方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于干扰补偿和全状态约束的电液伺服系统预设性能输出反馈控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：建立双出杆液压缸伺服系统模型；

S2：设计基于模型不确定性补偿和全状态约束的电液伺服系统预设性能控制器；

S3：调节基于控制律u参数。

进一步的，上述基于干扰补偿和全状态约束的电液伺服系统预设性能输出反馈控制方法中，上述S1的具体步骤为：根据牛顿第二定律，双出杆液压缸惯性负载的动力学模型方程为：

式中：y为负载位移，m表示惯性负载，P_L＝P₁-P₂为负载驱动压力，P₁和P₂分别为液压缸两腔压力，A为活塞杆有效工作面积，B代表粘性摩擦系数，表示其他未建模干扰，比如非线性摩擦，外部干扰以及未建模动态；

液压缸负载压力动态方程为：