利索能及
我要发布
收藏
专利号: 2022104278542
申请人: 山东科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-27
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种电液伺服系统的控制方法,其特征在于,所述方法包括:构建阀控双出杆液压缸的数学模型;

基于所述阀控双出杆液压缸的数学模型,设计扩张滑模观测器;

定义所述电液伺服系统的跟踪误差向量,以便于根据所述电液伺服系统的跟踪误差向量和所述扩张滑模观测器,设计位置跟踪误差限定控制器;

使用所述位置跟踪误差限定控制器控制所述电液伺服系统,以使得所述电液伺服系统稳定运行;

构建阀控双出杆液压缸的数学模型,具体包括:确定液压缸流量连续方程和负载力平衡方程,根据所述液压缸流量连续方程和所述负载力平衡方程,构建所述阀控双出杆液压缸的数学模型;

确定所述电液伺服系统的状态变量;

根据所述电液伺服系统的指定状态变量,确定出所述电液伺服系统的状态空间方程;

基于所述阀控双出杆液压缸的数学模型,设计扩张滑模观测器,具体包括:根据所述电液伺服系统的状态空间方程,使用5阶扩张滑模观测器,其中,所述5阶扩张滑模观测器的表达式如下所示:

其中, 为系统状态变量xi,i=1,2,3.的估计值, 是 的估计值,Li,i=1,2,3,4,5.为扩张滑模观测器的控制增益;

基于 确定出观测误差动力学的表达式

为:

通过滑模观测器的等值注入原理与指定饱和函数,确定出所述扩张滑模观测器,所述扩张滑模观测器的表达式如下:

其中,δi,i=1,2,3.为三个小的正实数。

2.根据权利要求1所述的一种电液伺服系统的控制方法,其特征在于,所述液压缸流量连续方程的表达式如下:

其中,QL液压缸的负载流量,Q1为液压缸进油口的流量,Q2为液压缸回油口的流量,Ap为液压缸活塞的有效作用面积,xp为液压缸活塞杆的位移,Ctl为液压缸总泄漏系数,pL为液压缸两腔的压力差,Vt为液压缸进油腔和回油腔的总体积,βe为液压缸油液的有效体积弹性模量;

负载力平衡方程的表达式如下:

其中,m为总质量,Bp为液压缸粘性阻尼系数,FL为液压缸的外作用力,FF为液压缸活塞杆与缸筒之间的摩擦力;

所述指定状态变量为 x为所述指定状态变量;

所述电液伺服系统的状态空间方程的表达式如下所示:其中,θ1=Ap/m,θ2=Bp/m,θ3=4Apβe/Vt,θ4=4Ctlβe/Vt,θ5=4βe/Vt,Δ1=Δθ1x3‑Δθ2x2‑FL/m‑FF/m+μ,Δ1用于表示由外负载力、摩擦力、参数变动和结构振动带来的干扰项,Δθ1和Δθ2分别用于表示θ1和θ2的参数变动,Δ2=‑Δθ3x2‑Δθ4x3,Δ2用于表示由θ3和θ4的参数变动带来的干扰,Υ1和Υ2为两个外部干扰Δ1和Δ2的变化速率,y=x1是系统的位移输出,f1(x2,x3)=θ1x3‑θ2x2,f2(x2,x3)=‑θ3x2‑θ4x3。

3.根据权利要求2所述的一种电液伺服系统的控制方法,其特征在于,所述f1(x2,x3)和f2(x2,x3)相对于x2和x3满足Lipschitz条件,且存在四个Lipschitz常数γ1、γ2、γ3和γ4满足如下条件:

4.根据权利要求1所述的一种电液伺服系统的控制方法,其特征在于,所述电液伺服系统的跟踪误差向量为:

T T

z=[z1,z2,z3]=[yd‑x1,x2‑α1,x3‑α2],其中,z1为系统输出位移跟踪误差,且|z1|

5.根据权利要求1所述的一种电液伺服系统的控制方法,其特征在于,根据所述电液伺服系统的误差向量和所述扩张滑模观测器,设计位置跟踪误差限定控制器,具体包括:在所述电液伺服系统的误差向量的基础上,结合所述电液伺服系统的状态空间方程和扩张滑模观测器的两个估计值 和 确定出符合要求的控制律,所述符合要求的控制律使得所述电液伺服系统的跟踪误差满足|z1|

其中,ki,i=1,2,3为控制增益,如果控制增益Li+3,i=1,2适当选择为Li+3>1/4ki+1,i=

1,2,则|z1|

6.根据权利要求1所述的一种电液伺服系统的控制方法,其特征在于,使用所述位置跟踪误差限定控制器控制所述电液伺服系统,以使得所述电液伺服系统稳定运行之后,所述方法还包括:定义李雅普诺夫函数,并计算所述李雅普诺夫函数对时间的导数;

确定所述李雅普诺夫函数对时间的导数的取值正负性;

当所述李雅普诺夫函数对时间的导数的取值小于0时,判定所述电液伺服系统为稳定运行状态。

7.一种电液伺服系统的控制设备,其特征在于,所述设备包括:至少一个处理器;以及,与所述至少一个处理器通信连接的存储器;其中,所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令,所述指令被所述至少一个处理器执行,以使所述至少一个处理器能够如权利要求1‑6任一所述的方法。

8.一种非易失性计算机存储介质,存储有计算机可执行指令,所述计算机可执行指令设置为:执行如权利要求1‑6任一所述的方法。