基于自適應(yīng)反步滑模與死區(qū)逆補(bǔ)償?shù)拈]式泵控系統(tǒng)位置輸出控制策略*

王 飛,劉會(huì)龍,劉 焱,陳革新,劉克毅*,艾 超

(1.新疆工程學(xué)院 機(jī)電工程學(xué)院,新疆 烏魯木齊 830023;2.燕山大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院,河北 秦皇島 066004)

0 引 言

電液伺服泵控系統(tǒng)是一種高集成的閉式容積伺服驅(qū)動(dòng)單元,由伺服電機(jī)、定量泵、功能閥組和執(zhí)行元件等組成。該泵控系統(tǒng)具有高效環(huán)保、高功重比、承載能力強(qiáng)以及成本低等優(yōu)點(diǎn)[1],目前已被廣泛應(yīng)用在國防、工業(yè)領(lǐng)域中,如飛機(jī)的舵機(jī)系統(tǒng)[2]、船艦與潛艇的舵機(jī)系統(tǒng)[3]、工程機(jī)械[4]等控制系統(tǒng)。

在電液伺服閉式泵控系統(tǒng)的位置輸出控制過程中,系統(tǒng)的內(nèi)部存在著油液彈性模量、流量泄漏系數(shù)、負(fù)載等效彈簧剛度與液壓缸黏性摩擦系數(shù)等參量攝動(dòng),系統(tǒng)外部負(fù)載存在擾動(dòng),呈現(xiàn)出較強(qiáng)的時(shí)變性和非線性特性[5]。同時(shí),在泵控系統(tǒng)的運(yùn)行起始與低速控制階段,由于系統(tǒng)內(nèi)部的油液存在壓縮與泄漏,使得系統(tǒng)的輸出滯后,會(huì)出現(xiàn)系統(tǒng)死區(qū),導(dǎo)致控制精度降低、系統(tǒng)不穩(wěn)定與動(dòng)態(tài)品質(zhì)下降等問題的出現(xiàn)[6]。

在電液泵控位置伺服系統(tǒng)中,針對(duì)參數(shù)時(shí)變性及非線性等因素的影響,目前,專家學(xué)者們采用了反饋線性化、自適應(yīng)控制、滑模控制及模糊控制等技術(shù)進(jìn)行了研究。其中,自適應(yīng)控制結(jié)合反步法,能很好地處理系統(tǒng)中的不確定性和未知參數(shù)。對(duì)于系統(tǒng)參數(shù)攝動(dòng)與干擾方面,滑模控制具備較強(qiáng)的魯棒性。而針對(duì)系統(tǒng)死區(qū)補(bǔ)償?shù)难芯?目前都采用的方法是,將死區(qū)等效為系統(tǒng)所受到的擾動(dòng),利用魯棒控制器對(duì)系統(tǒng)死區(qū)進(jìn)行抑制。

付永領(lǐng)等人[7]提出了一種新型的恒轉(zhuǎn)矩、變排量電液伺服泵控單元和一種自適應(yīng)反步控制算法,采用該單元和算法提高了系統(tǒng)位置跟蹤性能,極大地降低了電機(jī)的最大額定轉(zhuǎn)矩。陳革新等人[8]提出了一種以反步設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)的非線性自適應(yīng)控制策略,對(duì)擾動(dòng)實(shí)時(shí)在線調(diào)節(jié)不確定參數(shù),對(duì)自適應(yīng)率進(jìn)行了設(shè)計(jì),提高了系統(tǒng)的精確度,增強(qiáng)了系統(tǒng)的魯棒性。郭新平等人[9]以泵控電液伺服系統(tǒng)為研究對(duì)象,以滑模控制理論為基礎(chǔ),結(jié)合滑模控制器和擴(kuò)展式觀測器,設(shè)計(jì)了滑模結(jié)構(gòu)控制算法,利用MATLAB/Simulink和AMESim仿真平臺(tái)進(jìn)行了聯(lián)合仿真驗(yàn)證,結(jié)果表明,所設(shè)計(jì)的觀測器可以精確估計(jì)干擾,且對(duì)外部干擾具有較強(qiáng)的魯棒性,提高了泵控電液伺服系統(tǒng)位置輸出控制的控制性能。郭楠等人[10]針對(duì)泵控液壓錨桿鉆臂旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)出現(xiàn)的內(nèi)外部干擾問題,基于動(dòng)態(tài)切換函數(shù),設(shè)計(jì)了一種的滑模自適應(yīng)擺角控制器,采用該控制器有效降低了系統(tǒng)的抖振,抑制了干擾,仿真實(shí)驗(yàn)表明,所設(shè)計(jì)的控制器能有效克服諸多不確定性因素,準(zhǔn)確跟蹤系統(tǒng)設(shè)定值。WANG H D等人[11]研究了水下航行器機(jī)械手系統(tǒng)(underwater vehicle manipulator system,UVMS)的自適應(yīng)模糊控制問題,提出了一種新型的預(yù)死區(qū)補(bǔ)償器,以此來抑制死區(qū)的影響,并通過仿真驗(yàn)證了該控制方案在解決UVMS存在死區(qū)帶和擾動(dòng)下跟蹤控制問題方面的有效性。王立新等人[12]考慮了電液比例位置同步液壓系統(tǒng)受元件安裝精度、參數(shù)攝動(dòng)以及系統(tǒng)死區(qū)非線性等因素的影響,提出了一種由位置控制器、同步控制器和死區(qū)補(bǔ)償器組成的復(fù)合控制方案,研究結(jié)果表明,死區(qū)補(bǔ)償器的加入有效改善了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能,降低了系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)位置同步誤差。

綜上所述,針對(duì)電液伺服閉式泵控系統(tǒng)位置輸出控制過程中系統(tǒng)的參數(shù)不確定性及系統(tǒng)死區(qū)問題等,學(xué)者們從自適反步控制、滑模控制和死區(qū)補(bǔ)償單個(gè)方面或者兩者結(jié)合的角度分別進(jìn)行了相關(guān)的研究;但目前尚未見同時(shí)將三者相結(jié)合的研究文獻(xiàn)。

為此,在考慮電液伺服閉式泵控系統(tǒng)位置輸出控制過程中參數(shù)不確定性和系統(tǒng)死區(qū)等因素基礎(chǔ)上,筆者提出一種自適應(yīng)反步滑模控制與死區(qū)逆補(bǔ)償控制組合的控制策略;同時(shí),利用系統(tǒng)參數(shù)自適應(yīng)律對(duì)不確定性參數(shù)擾動(dòng)進(jìn)行實(shí)時(shí)在線調(diào)節(jié),并采用光滑死區(qū)逆函數(shù)對(duì)系統(tǒng)死區(qū)進(jìn)行補(bǔ)償;最后,為了驗(yàn)證該串聯(lián)控制方法的有效性,構(gòu)建系統(tǒng)MATLAB/Simulink仿真模型,并進(jìn)行分析。

1 電液伺服閉式泵控系統(tǒng)原理

筆者研究的對(duì)象電液伺服閉式泵控系統(tǒng)(簡稱泵控系統(tǒng))主要由電氣部分與液壓部分兩部分組成。其中,液壓部分由伺服電機(jī)、定排量泵、補(bǔ)油模塊、安全模塊與作動(dòng)器單元等組成。

電液伺服閉式泵控系統(tǒng)工作原理圖如圖1所示。

圖1 電液伺服閉式泵控系統(tǒng)工作原理圖

圖1中:系統(tǒng)工作時(shí),采用伺服電機(jī)1同軸驅(qū)動(dòng)定排量泵2,定排量泵吸排油口與液壓缸6兩負(fù)載油口直接連接,蓄能器4配合單向閥3.1、3.2對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)油,2個(gè)溢流閥5.1、5.2作為安全閥保護(hù)系統(tǒng)壓力不超出安全限定值。

電氣部分由位置輸出反饋裝置、控制模塊與伺服驅(qū)動(dòng)器組成,位置輸出反饋裝置采集液壓缸活塞桿位移信號(hào),控制模塊對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理,由串聯(lián)控制器輸出轉(zhuǎn)速控制指令到伺服驅(qū)動(dòng)器,進(jìn)而控制伺服電機(jī)的輸入電壓,實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)輸出轉(zhuǎn)速目的,最終控制定排量泵輸出壓力與流量,達(dá)到對(duì)液壓缸活塞輸出位置控制的目的。

2 電液伺服閉式泵控系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型

基于上述電液伺服閉式泵控系統(tǒng)原理,筆者建立系統(tǒng)各關(guān)鍵液壓元件的數(shù)學(xué)模型。

2.1 伺服電機(jī)模型

泵控系統(tǒng)在進(jìn)行位置控制過程中,伺服電機(jī)將控制輸入電壓轉(zhuǎn)化成電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速。筆者考慮伺服電機(jī)具有較高的響應(yīng)速度和控制精度,可以將電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速與輸入控制信號(hào)之間的關(guān)系簡化為比例環(huán)節(jié),其表示如下:

ωp=Kmuc

(1)

式中:ωp為定量泵輸入轉(zhuǎn)速,r/min;Km為控制增益,r/(s·V);uc為控制輸入信號(hào),V。

2.2 定量泵模型

考慮到油液壓縮與內(nèi)外泄漏等因素,從泵到被控液壓缸的兩腔負(fù)載容積流量可表示為:

(2)

式中:QA,QB為定量泵輸出和吸入流量,m3/s;DP為定量泵排量,L/r;pA,pB為泵的出口和進(jìn)口壓力,Pa;Cip,Cep為泵的內(nèi)外泄漏系數(shù),(m3·s)/Pa。

2.3 雙作用對(duì)稱液壓缸模型

在考慮負(fù)載工況、腔室油液壓縮與液壓缸內(nèi)外泄漏等因素后,筆者建立了雙作用對(duì)稱液壓缸兩腔流量連續(xù)性方程:

(3)

式中:qA,qB為流入液壓缸A腔和流出B腔油液的流量,m3/s;Ac為雙作用對(duì)稱液壓缸有效工作面積,m2;xc為活塞位移,m;βe為包含油液、液壓缸缸體和連接管道的機(jī)械柔度在內(nèi)的有效體積彈性模量,Pa;VcA,VcB為液壓缸A、B腔壓縮容積,m3;Cic,Cec為液壓缸內(nèi)外泄漏系數(shù),(m3·s)/Pa。

式(3)可簡化為[13]:

(4)

式中:Vt為總壓縮容積,m3。

雙作用對(duì)稱液壓缸活塞桿受力平衡方程為:

(5)

式中:mc為液壓缸活塞等效總質(zhì)量,kg;Bc為系統(tǒng)油液黏滯阻尼系數(shù),N/(m·s);K為系統(tǒng)負(fù)載等效彈簧剛度,N/m;F為液壓缸活塞上負(fù)載力,N。

聯(lián)立式(1)～式(5),可得:

(6)

式中:Ct=Ctc+Ctp=Cic+Cec/2+Cip+Cep/2為系統(tǒng)總泄露系數(shù),(m3·s)/Pa。

結(jié)合泵控系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,筆者構(gòu)建出了電液伺服閉式泵控系統(tǒng)的MATLAB/Simulink仿真模型,并根據(jù)研究條件配置了系統(tǒng)主要參數(shù)。

電液伺服閉式泵控系統(tǒng)仿真模型如圖2所示。

圖2 電液伺服閉式泵控系統(tǒng)仿真模型

電液伺服閉式泵控系統(tǒng)主要參數(shù)如表1所示。

表1 電液伺服閉式泵控系統(tǒng)主要參數(shù)

3 控制器設(shè)計(jì)

根據(jù)自適應(yīng)反步控制原理設(shè)計(jì)出的自適應(yīng)控制器易出現(xiàn)控制律與參數(shù)自適應(yīng)律之間相互嵌套的問題,影響系統(tǒng)的控制性能。此外,泵控系統(tǒng)死區(qū)也會(huì)影響系統(tǒng)閉環(huán)響應(yīng)特性,導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)跟蹤性能差、響應(yīng)遲滯等一系列問題。

為此,筆者在自適應(yīng)反步控制器設(shè)計(jì)的過程中引入滑模控制原理,設(shè)計(jì)出了自適應(yīng)反步滑模控制器,以此來消除系統(tǒng)非匹配與匹配不確定項(xiàng)帶來的影響,又避免了控制律與參數(shù)的自適應(yīng)律之間相互嵌套問題的發(fā)生;同時(shí),采用平滑連續(xù)指標(biāo)函數(shù),設(shè)計(jì)了光滑死區(qū)逆函數(shù)和死區(qū)逆補(bǔ)償控器,以解決因死區(qū)逆函數(shù)不光滑而引起的抖振問題。

3.1 自適應(yīng)反步滑模控制器設(shè)計(jì)

自適應(yīng)反步控制方法可以消除系統(tǒng)非匹配不確定項(xiàng)帶來的影響,但在參數(shù)自適應(yīng)率修正時(shí),會(huì)產(chǎn)生“計(jì)算膨脹”問題。而滑模控制方法在系統(tǒng)不確定項(xiàng)滿足匹配條件的情況下具有較強(qiáng)的魯棒特性。因此,將兩者結(jié)合的自適應(yīng)反步滑模控制可以很好地處理系統(tǒng)的不確定性問題。

自適應(yīng)反步滑模控制同樣基于反步遞推準(zhǔn)則設(shè)計(jì),其設(shè)計(jì)過程可以分為4步,具體如下[14]:

1)步驟一

(7)

由式(1)～式(6)可知,電液伺服閉式泵控系統(tǒng)非線性模型狀態(tài)空間的嚴(yán)格反饋形式可表示為:

(8)

2)步驟二

電液伺服泵控系統(tǒng)的控制目標(biāo)為實(shí)際輸出位置能夠較好地追蹤輸出期望值。

定義其位置誤差為:

e1?x1-x1d

(9)

式中:x1d為狀態(tài)變量x1的期望值。

定義二級(jí)子系統(tǒng)狀態(tài)誤差為:

e2=x2-x2d

(10)

式中:x2d為狀態(tài)變量x2的期望值。

定義x2d為:

(11)

式中:k1為大于0的正常數(shù)。

定義第1個(gè)Lyapunov函數(shù):

(12)

由式(9)～式(12)可得:

(13)

3)步驟三

再定義第2個(gè)Lyapunov函數(shù):

(14)

定義e3為狀態(tài)變量x3與其對(duì)應(yīng)的虛擬控制變量x3d之間的偏差:

e3=x3-x3d

(15)

定義x3d為:

(16)

式中:k2為大于0的正常數(shù)。

由式(14)～式(16)可得:

(17)

4)步驟四

為了避免發(fā)生參數(shù)相互嵌套問題,筆者在此引入滑模控制方法。定義滑模切換函數(shù)為:

s=c1e1+c2e2+e3

(18)

式中:c1>0、c2>0為滑模面常數(shù)。

為避免出現(xiàn)控制律與參數(shù)自適應(yīng)律循環(huán)嵌套問題,筆者所設(shè)計(jì)的參數(shù)自適應(yīng)率中不得含有控制輸入量uc。基于此,構(gòu)建Lyapunov函數(shù)為:

V3=V2+s2/(2θ4)≥0

(19)

對(duì)上式求導(dǎo)可得:

(20)

取系統(tǒng)Lyapunov函數(shù)為:

(21)

式中:γi為相應(yīng)參數(shù)τ1、τ2、τ3、τ4與τ5的參數(shù)自適應(yīng)增益,γi>0(i=1,…,5)

對(duì)上式求導(dǎo),取k3>0,筆者所設(shè)計(jì)的自適應(yīng)滑模控制器電壓控制率為:

(22)

取參數(shù)的自適應(yīng)率為:

(23)

此時(shí)有:

(2k3c2-1)e2e3-2k3c1e1e3=-ETQE

(24)

3.2 死區(qū)逆補(bǔ)償器設(shè)計(jì)

由液壓泵流量死區(qū)、功能閥泄露及液壓缸輸出死區(qū)等綜合作用所導(dǎo)致的死區(qū),稱為“系統(tǒng)死區(qū)”。系統(tǒng)死區(qū)的存在容易導(dǎo)致控制精度降低、動(dòng)態(tài)品質(zhì)下降與系統(tǒng)不穩(wěn)定等問題的出現(xiàn)。

在工程實(shí)踐中,對(duì)“系統(tǒng)死區(qū)”進(jìn)行補(bǔ)償具有重要的實(shí)用價(jià)值。大多數(shù)的非線性系統(tǒng)死區(qū)函數(shù)都是不光滑的,由此構(gòu)造的非線性系統(tǒng)死區(qū)逆函數(shù)雖然具有死區(qū)逆補(bǔ)償控制功能,但是會(huì)產(chǎn)生一定的抖振現(xiàn)象。

為了實(shí)現(xiàn)死區(qū)補(bǔ)償控制的目的,筆者利用平滑連續(xù)指標(biāo)函數(shù)構(gòu)造光滑死區(qū)逆函數(shù),設(shè)計(jì)了死區(qū)逆補(bǔ)償控制器[15]。

3.2.1 死區(qū)逆補(bǔ)償原理

此處給出的系統(tǒng)模型如下:

(25)

式中:ai和b都為系統(tǒng)的未知常數(shù);x(t)為系統(tǒng)的狀態(tài)變量;Yi(x(t))為系統(tǒng)狀態(tài)參量的函數(shù);y為系統(tǒng)的輸出;u為控制系統(tǒng)的輸入;D(v(t))為液壓缸系統(tǒng)死區(qū)特性;v(t)為設(shè)計(jì)控制器的輸出。

系統(tǒng)死區(qū)逆補(bǔ)償即是設(shè)計(jì)一個(gè)輸出反饋控制律,以確保系統(tǒng)全部閉環(huán)信號(hào)都是有界的。記yr(t)為系統(tǒng)輸出y(t)的給定跟蹤信號(hào),假設(shè)未知常數(shù)b的符號(hào)已知,yr(t)及其前n階導(dǎo)數(shù)已知且是有界的。

則死區(qū)特性D(v)表示為:

(26)

式中:br,bs,mr和ms為系統(tǒng)死區(qū)參數(shù),滿足mr>mr0和ms>ms0,其中,mr0和ms0是2個(gè)小的正常數(shù),br≥0、bs≤0、mr>0、ms>0,且都是常數(shù)。通常情況下,斷點(diǎn)和斜率不對(duì)稱,即|br|≠|(zhì)bs|,mr≠ms。

補(bǔ)償死區(qū)效應(yīng)的本質(zhì)是采用死區(qū)逆,故筆者利用平滑連續(xù)指標(biāo)函數(shù)構(gòu)造光滑死區(qū)逆函數(shù),如下所示:

(27)

式中:x1d為狀態(tài)變量x1的期望值。

其中,ψr(u)=eu/e0/(eu/e0+e-u/e0)和ψs(u)=e-u/e0/(eu/e0+e-u/e0)為平滑連續(xù)指標(biāo)函數(shù),e0>0,且ψr(u)=1-ψs(u)。

3.2.2 死區(qū)逆補(bǔ)償器估計(jì)參數(shù)設(shè)計(jì)

此處,筆者選擇以鋰電池極片軋機(jī)電液伺服泵控AGC系統(tǒng)為本次測量系統(tǒng)死區(qū)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。該系統(tǒng)應(yīng)用于設(shè)備軋輥定輥縫和定軋制力高性能控制[16,17]。

鋰電池極片軋機(jī)電液伺服泵控AGC工作原理如圖3所示。

圖3 鋰電池極片軋機(jī)電液伺服泵控AGC工作原理圖

筆者在上述平臺(tái)上進(jìn)行系統(tǒng)死區(qū)測量[18,19]:

1)將液壓缸活塞置于完全縮回位置點(diǎn),向伺服電機(jī)輸入0.5 V/s的遞增電壓信號(hào),記錄活塞伸出位移xc與電機(jī)轉(zhuǎn)速n數(shù)據(jù),繪制系統(tǒng)正向死區(qū)曲線;

2)將液壓缸活塞置于完全伸出位置點(diǎn),向伺服電機(jī)輸出0.5 V/s的遞減電壓信號(hào),記錄活塞伸出位移xc與電機(jī)轉(zhuǎn)速n數(shù)據(jù),繪制系統(tǒng)負(fù)向死區(qū)曲線;

3)分別做出系統(tǒng)正、負(fù)向死區(qū)的參考線,獲得死區(qū)估計(jì)參數(shù)。

系統(tǒng)死區(qū)曲線如圖4所示。

圖4 系統(tǒng)死區(qū)曲線

由圖4可以得到:參數(shù)br=27.92,bs=47.31,mr=0.136,ms=0.142,將其代入式(27)中,即可得到系統(tǒng)死區(qū)逆補(bǔ)償控制器。

最后,筆者將自適應(yīng)反步滑模控制器與系統(tǒng)死區(qū)逆補(bǔ)償控制器相結(jié)合,組成閉式泵控系統(tǒng)位置控制串聯(lián)控制器,用于電液伺服閉式泵控系統(tǒng)位置輸出控制。

泵控系統(tǒng)串聯(lián)控制構(gòu)架框如圖5所示。

圖5 泵控系統(tǒng)串聯(lián)控制構(gòu)架框圖

4 仿真結(jié)果與分析

筆者將在MATLAB/Simulink環(huán)境中完成自適應(yīng)反步滑模控制器與死區(qū)逆補(bǔ)償器構(gòu)建組合成的串聯(lián)控制器,將其與電液伺服泵控系統(tǒng)MATLAB/Simulink仿真模型相結(jié)合,組成閉式泵控系統(tǒng)位置輸出串聯(lián)控制器MATLAB/Simulink仿真模型。

自適應(yīng)反步滑模控制器參數(shù)取為:c1=2.5×10-2,c2=4×10-2,k1=250,k2=1.7×108,k3=2×104,γ1=4 000,γ2=3.5×105,γ3=2×106,γ4=1×1015,γ5=1×1022。

閉式泵控系統(tǒng)位置輸出串聯(lián)控制器仿真模型如圖6所示。

圖6 閉式泵控系統(tǒng)位置輸出串聯(lián)控制器仿真模型

筆者對(duì)系統(tǒng)施加初始值為0 μm的50 μm斜坡信號(hào),并在串聯(lián)控制器作用下,觀察記錄液壓缸活塞位移xc和位置誤差e,得到串聯(lián)控制器輸出位移曲線和位移誤差曲線。

串聯(lián)控制器位移曲線如圖7所示。

圖7 串聯(lián)控制器位移曲線

由圖7可知:由自適應(yīng)反步滑模控制器與死區(qū)逆補(bǔ)償控制器所組成的串聯(lián)控制器,其位移曲線表現(xiàn)出了很好的跟隨性。

串聯(lián)控制器位移誤差曲線如圖8所示。

圖8 串聯(lián)控制器位移誤差曲線

由圖8可知:采用了串聯(lián)控制器的位移跟隨精度可以達(dá)到±0.6 μm,穩(wěn)態(tài)精度則達(dá)到±0.3 μm,系統(tǒng)到達(dá)穩(wěn)態(tài)的時(shí)間大約為0.6 s;采用PID控制時(shí),位移跟隨精度為±1.6 μm,穩(wěn)態(tài)精度則達(dá)到±0.6 μm,系統(tǒng)到達(dá)穩(wěn)態(tài)的時(shí)間大約為1.3 s。

同時(shí),仿真結(jié)果與文獻(xiàn)[8]中單獨(dú)應(yīng)用自適應(yīng)反步滑模控制器的試驗(yàn)結(jié)果相比,位移跟隨精度和位置穩(wěn)態(tài)精度都有所提高,這證明所設(shè)計(jì)的串聯(lián)控制器對(duì)閉式泵控系統(tǒng)位置輸出控制有良好的效果;但是串聯(lián)控制器結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜。

自適應(yīng)反步滑模控制器參數(shù)的變化曲線與死區(qū)逆補(bǔ)償器輸出控制轉(zhuǎn)速曲線,如圖9所示。

圖9 串聯(lián)控制器參數(shù)曲線

由圖9可知:系統(tǒng)采用自適應(yīng)反步滑模控制器與死區(qū)逆補(bǔ)償器組成的串聯(lián)控制器進(jìn)行位置控制時(shí),在自適應(yīng)反步滑模控制器參數(shù)自適應(yīng)律的作用下,系統(tǒng)不確定性參數(shù)τ1、τ2、τ3、τ4與τ5進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整,進(jìn)而調(diào)節(jié)控制輸出信號(hào)至死區(qū)逆補(bǔ)償器,在死區(qū)逆補(bǔ)償器作用下輸出控制轉(zhuǎn)速n,使控制系統(tǒng)趨于穩(wěn)定,轉(zhuǎn)速也趨于穩(wěn)定,提高了系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)控制精度。

5 結(jié)束語

筆者提出了一種將自適應(yīng)反步滑模控制器與死區(qū)逆補(bǔ)償控制器相結(jié)合的控制策略;設(shè)計(jì)了串聯(lián)控制器,用于解決電液伺服閉式泵控系統(tǒng)位置輸出控制過程中的參數(shù)不確定性及系統(tǒng)死區(qū)問題;最后搭建了MATLAB/Simulink仿真模型,并進(jìn)行了結(jié)果分析。

研究結(jié)論如下:

1)筆者提出的自適應(yīng)反步滑模控制器與死區(qū)逆補(bǔ)償控制器結(jié)合構(gòu)成的串聯(lián)控制器,其具有良好的控制性能。采用了串聯(lián)控制器的系統(tǒng)位移跟隨精度可以達(dá)到±0.6 μm,穩(wěn)態(tài)精度則可以達(dá)到±0.3 μm,系統(tǒng)在0.6 s左右時(shí)到達(dá)穩(wěn)態(tài);

2)在系統(tǒng)位置的控制過程中,其不確定性參數(shù)在參數(shù)自適應(yīng)律的作用下能夠進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整,最終輸出穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速,提高了系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)控制精度。

筆者設(shè)計(jì)的串聯(lián)控制器結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,在具體工程應(yīng)用推廣環(huán)節(jié)還需要做進(jìn)一步的優(yōu)化,以提高系統(tǒng)的控制精度。