被动式电液力系统反步控制算法的简化研究

被动式电液力加载系统在精度、多余力和大质量负载等方面存在一定的问题,为此,提出了一种针对反步控制器的简化方法。首先,利用反步控制算法抑制了多余力,分析了控制信号的结构组成和阶数;然后,阐述了负载质量对控制信号的影响,计算了组成控制信号各项的数量级,并分析了其占比权重;最后,忽略了控制信号结构中数量级很小的部分,以此来简化反步控制器,采用李雅普诺夫稳定性理论对简化后的反步控制器的有效性及系统的稳定性进行了验证,并用MATLAB/Simulink检验了控制策略的有效性及控制性能。研究结果表明:被动式电液力系统存在位置干扰的情况下,在加入简化后的反步控制器后,对其输入不同的指令信号,系统能表现出良好的跟踪性能(在10 Hz时,输出力在31 ms内可快速跟踪指令信号,且稳态误差仅0.94%);简化后的反步控制器结构简单,在工程上更易于实现,且在含有一定质量负载的场合下能有效抑制多余力;相比于传统控制器,其效果更佳、跟踪指令信号速度更快。

被动式电液力伺服系统的自适应反步滑模控制

针对被动式电液力伺服系统存在固有的多余力矩、控制伺服阀的非线性以及参数时变性问题,提出一种自适应反步滑模控制策略。建立系统的非线性状态空间方程;基于反步控制理论思想,通过3步递推法设计系统的反步控制器;在反步法递推的第3步结合滑模控制方法,选择合适的Lyapunov函数,给出系统不确定参数的自适应律,设计出非线性自适应反步滑模控制器,并利用Lyapunov稳定性定理对所设计的控制器稳定性进行证明。仿真和实验结果表明,该控制器能够有效地抑制多余力矩,并且对参数摄动及外界扰动具有较强的鲁棒性。

阀控非对称缸被动式电液力伺服系统的解耦控制研究

为解决被动式电液力伺服系统中的多余力干扰问题,根据系统特点,提出基于多输入多输出控制系统的解耦控制方法来解决力/位耦合问题。以阀控非对称缸被动式电液力伺服系统为对象,建立系统的数学模型,设计解耦控制器。仿真结果表明:使用该解耦控制方法不仅可以提高系统的跟踪精度和频响,而且可以缩短控制调试周期。

被动式电液力伺服系统的高阶积分滑模控制

针对被动式电液力伺服系统的控制问题,提出了高阶积分滑模控制方法。积分滑动模可以降低控制器对期望跟踪轨迹高阶导数的要求,有效抑制传统滑模变结构控制中的抖振问题;CMAC神经网络在线学习系统不确定性能够降低控制器参数设计的保守性。将该控制方法应用于电液力伺服系统中,并进行仿真。结果表明:该控制方案均具有较好的控制性能,且能够有效抑制系统的抖振。