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专利号: 2019103479699
申请人: 哈尔滨理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-05-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种减摇鳍液压伺服模拟实验台的反步自适应控制方法,包括减摇鳍液压伺服模拟实验台数学模型(1),自适应参数辨识器(2),反步子系统控制器1(3),反步子系统控制器2(4),反步子系统控制器3(5),反步子系统控制器4(6),其特征在于:三位四通电液伺服阀控制输入u经过减摇鳍液压伺服模拟实验台数学模型(1)产生系统输出液压缸活塞位移y以及减摇鳍液压伺服模拟实验台系统状态变量x1、x2、x3和x4,减摇鳍液压伺服模拟实验台系统状态变量x1、x2、x3和x4经过自适应参数辨识器(2)解算出系统未知参数 和 系统期望轨迹α1、减摇鳍液压伺服模拟实验台系统状态变量x1和系统未知参数传递给反步子系统控制器1,解算出系统虚拟控制量α2,系统虚拟控制量α2、减摇鳍液压伺服模拟实验台系统状态变量x2和系统未知参数传递给反步子系统控制器2,解算出系统虚拟控制量α3,系统虚拟控制量α3、减摇鳍液压伺服模拟实验台系统状态变量x3和系统未知参数传递给反步子系统控制器3,解算出系统虚拟控制量α4,系统虚拟控制量α4、减摇鳍液压伺服模拟实验台系统状态变量x4和系统未知参数传递给反步子系统控制器4,解算出三位四通电液伺服阀控制输入u传递给减摇鳍液压伺服模拟实验台数学模型(1),实现反步自适应的减摇鳍液压伺服模拟实验台控制。

2.根据权利要求1所述的一种减摇鳍液压伺服模拟实验台反步自适应控制方法,其特征在于:所述的减摇鳍液压实验台数学模型(1)指:y=x1

式中:x1、x2、x3和x4表示减摇鳍液压伺服模拟实验台系统状态变量,x1=y, x3=pL,x4=xv,xv为伺服阀的阀芯位移,y表示系统输出液压缸活塞位移, 和 分别表示x1、x2、x3、x4和y的一阶导数, 为系统未知参数,η为伺服阀时间常数,K为伺服阀常数,A为液压缸活塞有效面积,m为液压缸活塞及负载的总质量,Bc为液压缸活塞和负载的粘性阻尼系数,T为负载的弹簧刚度,F为作用在液压缸活塞上的外负载力,βe为等效体积弹性模量,Cd为流量系数,ω为伺服阀的面积梯度,Vt为两个液压缸腔室总容积,ρ为液压油的质量密度,ps为电机的排出压力, k为非线性方程常数,x=xv为伺服阀的阀芯位移,pL为负载差异导致的压力,Ctc=Cic+0.5Cec为油缸总泄露系数,Cic为内泄漏系数,Cec为外泄露系数。

3.根据权利要求1所述的一种减摇鳍液压伺服模拟实验台反步自适应控制方法,其特征在于 :所 述的 经过自适 应参数辨识器 (2) 解算出 系统未知参数和 指:

未知参数 可以通过最小二乘法确定,

令:

t表示时间,y(t)是观察变量,Ω是矩

阵回归变量,λ是未知参数向量,Ω(t)T表示Ω(t)的转置,则y(t)=Ω(t)Tλ定义最小平方误差Γ(λ)和回归矩阵Λ(t)如下所示:式中,s表示中间变量,μ表示常数,e表示误差,t表示时间。

设参数λ的估计为 则为了尽可能的减少误差,必须满足以下要求:式中, 表示 的一阶导数,e(t)表示误差。

4.根据权利要求1所述的一种减摇鳍液压伺服模拟实验台反步自适应控制方法,其特征在于:所述的反步子系统控制器1(3),反步子系统控制器2(4),反步子系统控制器3(5),反步子系统控制器4(6)为:定义误差变量e1=x1-α1,e2=x2-α2,e3=x3-α3,e4=x4-α4,其中α1为期望轨迹,α2、α3、α4为虚拟控制量。

对第一个子系统反步子系统控制器1(3)进行设计,取虚拟控制量α2为:式中,δ1>0为第一个子系统控制器参数, 为α1的一阶导数。

对第二个子系统反步子系统控制器2(4)进行设计,取虚拟控制量α3为:式中,δ2>0为第二个子系统控制器参数, 为α1的二阶导数。

对第三个子系统反步子系统控制器3(5)进行设计,取虚拟控制量α4为:式中,δ3>0为第三个子系统控制器参数, 为α1的三阶导数。

对第四个子系统反步子系统控制器4(6)进行设计,反步自适应控制律u取为:式中:

t表示时间,δ4

>0为第四个子系统控制器参数。