论文研究-阀控非对称缸电液伺服系统的多级反演自适应控制 .pdf

阀控非对称缸电液伺服系统是指使用阀控制非对称液压缸的伺服系统，它在工业应用中具有重要作用。该系统具有多个非线性和不确定因素，这使得其稳定性的控制非常复杂。本文主要研究如何设计一个多级反演自适应控制器来解决这些挑战。 阀控非对称缸电液伺服系统是一类典型的大规模耦合非线性系统。它由零开口四边滑阀和非对称液压缸组成，系统中包含了大量的非线性和不确定因素，如非线性的流量特性、参数变化以及负载扰动等，这些因素对系统的稳定性影响非常大。针对这些复杂因素，传统的控制方法往往难以获得良好的控制效果，特别是当系统参数存在较大的不确定性时。 传统的控制器设计方法，如在工作点附近进行线性化处理，虽然能够利用线性控制理论进行控制器设计，但这种简化方法往往会产生较大的误差，尤其是在系统工作点变化范围较大时。另外，一些学者采用反馈线性化方法，这种方法在系统参数较为准确的情况下能够获得较好的控制结果，但当参数不确定性和非线性特性较为严重时，控制效果也会受到影响。 本文提出了基于逆向递推技术的多级反演自适应控制器设计方法。这种设计方法的核心是将高阶系统分解为简单的一阶系统，并进行逐级递推设计。通过这种方法，可以给出不确定系统的参数自适应规律，并对液压系统进行位置跟踪控制。利用李亚普诺夫方法对系统的稳定性进行分析，证明了闭环系统的全局渐近稳定性。 自适应控制器的设计是基于Backstepping方法实现的。Backstepping是一种基于逆向递推思想的控制设计方法，它首先设计一个简单子系统的稳定控制律，然后将剩余的系统视为更高阶的系统，再设计下一级的稳定控制律。通过逐级递推，最终可以得到整个系统的控制律。在设计过程中，系统中所有状态变量，如阀芯位移、活塞杆位移等，均可通过传感器测量获得。 在系统描述中，详细介绍了滑阀的负载流量方程、液压缸流量连续性方程和液压缸负载力平衡方程。这些方程是根据阀控非对称缸电液伺服系统的物理结构和工作原理推导出来的。其中，系统流量系数、泄露系数等参数具有明显的不确定性，会随着周围环境的变化而变化。液压缸的负载力也可能出现较大的扰动，这些不确定性都是非匹配的。 通过对系统进行多级反演自适应控制设计，可以有效地抑制参数不确定性以及负载扰动的影响，克服系统的非线性特性，具有较强的鲁棒性和良好的跟踪效果。这对于提高阀控非对称缸电液伺服系统的控制性能，确保系统的稳定性和可靠性具有重要意义。