一种电液比例伺服阀自学习增益位置轴控方法

本发明涉及机电伺服控制，具体涉及一种电液比例伺服阀自学习增益位置轴控方法（algrc）。

背景技术：

1、电液比例伺服阀轴控系统凭借其功率密度大、力/转矩输出大、动态响应快等特性，在机器人、重型机械、高性能加载测试设备等领域有着举足轻重的地位。电液比例伺服阀轴控系统是一个典型的非线性系统，包含许多非线性特性和建模不确定性。非线性特性包含有磁滞、饱和等输入非线性、比例伺服阀流量压力非线性，摩擦非线性等，建模不确定性包括参数不确定性和不确定性非线性，其中参数不确定性主要有负载质量、执行器的粘性摩擦系数、泄漏系数、伺服阀流量增益、液压油弹性模量等，不确定性非线性主要有未建模的摩擦动态、系统高阶动态、外干扰及未建模泄漏等。电液比例伺服阀轴控系统向高精度、高频响发展时，系统呈现的非线性特性对系统性能的影响越显著，而且建模不确定性的存在会使以系统名义模型设计的控制器不稳定或降阶，因此电液比例伺服阀轴控系统非线性特性和建模不确定性是限制系统性能提升的重要因素。随着工业及国防领域技术水平的不断进步，以往基于传统线性理论设计的控制器已逐渐不能满足系统的高性能需求，因此必须针对电液比例伺服阀轴控系统中的非线性特性研究更加先进的非线性控制策略。

2、针对电液比例伺服阀轴控系统的非线性控制问题，许多方法相继被提出。其中自适应控制方法对于处理参数不确定性问题是非常有效的方法，能够获得渐近跟踪的稳态性能，但是对于外负载干扰等不确定性非线性却显得力不从心，当不确定性非线性过大时可能会使系统失稳，而实际的电液比例伺服阀轴控系统都存在不确定性非线性，因此自适应控制方法在实际应用中并不能获得高精度的控制性能；作为一种鲁棒控制方法，经典滑模控制可以有效地处理任何有界的建模不确定性，并获得渐近跟踪的稳态性能，但是经典滑模控制所设计的不连续的控制器容易引起滑模面的颤振问题，从而恶化系统的跟踪性能；为了同时解决参数不确定性和不确定性非线性的问题，自适应鲁棒控制方法被提出，该控制方法在两种建模不确定性同时存在的情况下可以使系统获得确定的暂态和稳态性能，如要获得高精度跟踪性能则必须通过提高反馈增益以减小跟踪误差，由于测量噪声的存在，该增益取得过大往往会导致高增益反馈从而造成控制输入的抖振，进而恶化控制性能，甚至引起系统失稳。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种增益自学习、抗干扰能力强、跟踪性能高的电液比例伺服阀位置轴控方法，既能实现系统增益的自主学习，简化实际增益调节的复杂度，又能避免电液比例伺服阀轴控系统传统反步控制中微分爆炸问题，降低测量噪声对控制精度的影响，实现高精度跟踪性能。

2、实现本发明目的的技术解决方案为：一种电液比例伺服阀自学习增益位置轴控方法，包括以下步骤：

3、步骤1、建立电液比例伺服阀位置轴控系统的数学模型，转入步骤2。

4、步骤2、基于电液比例伺服阀位置轴控系统的数学模型，设计带有增益自学习机制的非线性鲁棒位置轴控控制器，转入步骤3。

5、步骤3、运用李雅普诺夫稳定性理论进行非线性鲁棒位置轴控控制器稳定性证明，得到系统跟踪误差渐近稳定的结果。

6、本发明与现有技术相比，其显著优点是：（1）实现系统增益的自主学习，简化实际增益调节的复杂度；（2）避免电液比例伺服阀轴控系统传统反步控制中微分爆炸问题，降低测量噪声对控制精度的影响，实现高精度跟踪性能，仿真结果验证了其有效性。

技术特征：

1.一种电液比例伺服阀自学习增益位置轴控方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的电液比例伺服阀自学习增益位置轴控方法，其特征在于，步骤1中，建立电液比例伺服阀位置轴控系统的数学模型，具体如下：

3.根据权利要求2所述的电液比例伺服阀自学习增益位置轴控方法，其特征在于，步骤1-1、所述电液比例伺服阀位置轴控系统应用于大型工业重载机械设备直线运动，其中负载与液压油缸上活塞杆固连，电液比例伺服阀控制液压油缸上活塞杆运动，从而驱使负载运动，根据负载、液压缸以及电液比例伺服阀的动力学特性，得到电液比例伺服阀位置轴控系统的数学模型，具体如下：

4.根据权利要求3所述的电液比例伺服阀自学习增益位置轴控方法，其特征在于，步骤1-2、为便于设计控制器，定义状态变量，将推导的电液比例伺服阀位置轴控系统数学模型转换成状态空间方程，具体如下：

5.根据权利要求4所述的电液比例伺服阀自学习增益位置轴控方法，其特征在于，步骤1中，为便于设计控制器，作如下假设：

6.根据权利要求5所述的电液比例伺服阀自学习增益位置轴控方法，其特征在于，步骤2中，基于电液比例伺服阀位置轴控系统的数学模型，设计带有增益自学习机制的非线性鲁棒位置轴控控制器，具体如下：

7.根据权利要求6所述的电液比例伺服阀自学习增益位置轴控方法，其特征在于，步骤2-1、定义系统的跟踪误差，其中，是系统期望跟踪位置指令，为便于在设计的控制器驱动下，系统状态尽可能精确地跟踪期望位置指令，需保证跟踪误差趋向于0，具体如下：

8.根据权利要求7所述的电液比例伺服阀自学习增益位置轴控方法，其特征在于，步骤2-2、定义误差，其中，表示的滤波信号，表示的虚拟控制，为保证跟踪误差趋向于0，需保证误差趋向于0，具体如下：

9.根据权利要求8所述的电液比例伺服阀自学习增益位置轴控方法，其特征在于，步骤2-3、定义误差，其中，表示的滤波信号，表示的虚拟控制，为保证误差趋向于0，需保证误差趋向于0，具体如下：

10.根据权利要求9所述的电液比例伺服阀自学习增益位置轴控方法，其特征在于，步骤3所述的运用李雅普诺夫稳定性理论进行非线性鲁棒位置轴控控制器稳定性证明，得到系统跟踪误差渐近稳定的结果，具体如下：

技术总结本发明公开了一种电液比例伺服阀自学习增益位置轴控方法，该轴控方法基于构建的增益自学习机制，融合动态面控制思想，设计带有自学习增益的非线性鲁棒位置轴控控制器。针对电液比例伺服阀位置轴控问题，本发明既能实现系统增益的自主学习，简化实际增益调节的复杂度，又能避免电液比例伺服阀轴控系统传统反步控制中微分爆炸问题，降低测量噪声对控制精度的影响，实现高精度跟踪性能。技术研发人员：姚建勇,杨晓伟,邓文翔,白艳春,周宁受保护的技术使用者：南京理工大学技术研发日：技术公布日：2024/6/18