由于電液位置伺服系統(tǒng)中存在不易獲得精確數(shù)學模型、參數(shù)攝動以及外部未知擾動等問題,采用了一種改進自抗擾控制方案,充分利用系統(tǒng)已知信息,將系統(tǒng)位置誤差作為控制器輸入,以減小因擴張狀態(tài)觀測器產(chǎn)生的相位滯后,進而提高系統(tǒng)響應(yīng)速度。同時對系統(tǒng)位置誤差進行觀測并予以補償,并將系統(tǒng)高階項以及未知擾動視為總擾動,以簡化控制器結(jié)構(gòu),最后采用MATLAB與AMESim進行聯(lián)合仿真。結(jié)果表明,所設(shè)計的一階非線性自抗擾控制器能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的快速響應(yīng)及精度控制,相較于改進前,響應(yīng)速度提升47.62%,跟蹤誤差降低44.44%,與PID控制相比,響應(yīng)速度提升了60%,跟蹤誤差降低了58.34%,對未知擾動等因素有良好的抑制能力,擁有更優(yōu)良的控制品質(zhì)和魯棒性。 

【文章來源】：液壓與氣動. 2020,(12)北大核心

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

電液位置伺服系統(tǒng)控制原理圖

對于電液伺服位置系統(tǒng)而言,在保證系統(tǒng)穩(wěn)定的前提下,期望系統(tǒng)響應(yīng)能夠有較好快速性和穩(wěn)態(tài)精度,以實現(xiàn)位置閉環(huán)系統(tǒng)對給定位置信號的精確跟蹤,非對稱閥控液壓缸工作原理圖如圖2所示,由于其液壓缸的非對稱性,以及負載彈力等影響,使其在伸縮過程中產(chǎn)生嚴重的非對稱性。在電液伺服系統(tǒng)中,控制伺服閥的負載流量QL是負載壓力pL及閥芯位移xv的函數(shù),可表示為:

自抗擾控制(ADRC)技術(shù)是在經(jīng)典PID控制框架下,結(jié)合了現(xiàn)代控制理論,利用對狀態(tài)變量的實時觀測,對擾動進行實時估計和補償,并構(gòu)造出具有“主動抗擾”能力的一種新型控制器。該技術(shù)最大的優(yōu)勢就是不依賴控制對象的具體數(shù)學模型,對系統(tǒng)中的未知干擾因素有著良好的抑制能力,同時在改善系統(tǒng)控制品質(zhì),如穩(wěn)定性、魯棒性方面等都有優(yōu)良的效果[2]。自抗擾控制器的結(jié)構(gòu)如圖3所示,主要由跟蹤微分器(TD)、擴張狀態(tài)觀測器(ESO)、反饋控制率(NLSEF)三部分組成。首先依據(jù)被控對象的控制目標和承受能力,通過TD合理地安排過渡過程,使TD的輸出能夠快速精準復現(xiàn)給定信號,同時一并輸出給定信號的廣義微分信號。然后利用ESO實時估計系統(tǒng)的狀態(tài)信息以及總擾動信息(包括系統(tǒng)未知擾動和未建模部分),并對系統(tǒng)擾動進行動態(tài)線性補償。最后通過NLSEF模塊, 采用高效的誤差反饋規(guī)律把非線性系統(tǒng)變成積分串聯(lián)型線性系統(tǒng),從而實現(xiàn)對電液位置伺服系統(tǒng)的非線性控制。根據(jù)式(12),將電液伺服位置系統(tǒng)模型考慮為三階系統(tǒng),如文獻[3-9],所采用即為上述傳統(tǒng)ADRC結(jié)構(gòu),則上圖中,R為位置給定信號,通過TD為R安排過渡過程,將擴展出位置信號x1、速度信號x2、加速度信號x3;z1, z2, z3為系統(tǒng)狀態(tài)的估計值;z4為ESO擴張出系統(tǒng)總擾動的估計值;e1, e2, e3為偏差信號;b0為補償因子;u為控制信號;w為干擾信號;y為輸出信號。根據(jù)對上述參數(shù)分析可知,無論是線性還是非線性ADRC均存在著待整定參數(shù)眾多、觀測器需要觀測變量多、負擔重等問題。

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3417756