高速开关阀控气动位置伺服系统的自适应鲁棒控制

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1、学兔兔www.xuetutu.com第51卷第10期机械工程学报Vl01.51NO.102015年5月JOURNAL0FMECHANICALENGINEERINGMay2015DoI:10.3901/JME.2015.1O.180-.-_I—同tI速开关阀控气动位置伺服系统的自适应鲁棒控制水孟德远,2陶国良2李艾民李威(1.中国矿业大学机电工程学院徐州221116;2.浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室杭州310027)摘要:针对高速开关阀控气动位置伺服系统所具有的模型参数不确定性、不确定非线性以及外干扰,为实现气缸的高精度运动轨迹跟踪控制,设

2、计了基于标准投影映射的自适应鲁棒控制器。该控制器通过在线最dx-乘参数估计来减小模型中参数不确定性,利用基于反步法设计的非线性鲁棒控制来抑制参数估计误差、不确定非线性以及外干扰的影响,从而保证一定的瞬态性能和高的气缸运动轨迹控制精度。由于运用了标准投影映射以保证在线参数估计有界,控制器的两个部分可以独立进行设计。试验表明,所设计的控制器能获得良好的轨迹跟踪控制性能,对干扰具有较强的性能鲁棒性,系统跟踪幅值为0.09m,频率为0.5Hz的正弦期望轨迹时,最大绝对跟踪误差为1.51mm,标准跟踪误差0.72mm。关键词:气动位置伺服系统;运动轨迹跟踪控制

3、;自适应鲁棒控制;高速开关阀中图分类号:TP273AdaptiveRobustControlofPneumaticCylindersUsingFastSwitchingon/ofSolenoidValvesMENGDeyuan·TAOGuoliangLIAiminLIWei(1.SchoolofMechatronicEngineering,ChinaUniversityofMining&Technology,Xuzhou221116;2.StateKeyLaboratoryofFluidPowerTransmissionandControl,Zhej

4、iiangUniversity,Hangzhou310027)Abstract:Astandardprojectionmapping—basedadaptiverobustcontrollerisproposedtoachievehigh-accuracymotiontrajectorytrackingcontrolofapneumaticcylinderdrivenbyfastswitchingon/ofsolenoidvalves.Duetothemodelerrors,unmodelleddynamicsandtheunknowndisturb

5、ances,thereexistlargeparametricuncertaintiesandrathersevereuncertainnonlinearitiesinthemodelingofthepneumaticpositionservosystem.Toaddresstheseproblems,theproposedcontrolleremployson-lineparameterestimationtoreducetheextentofparametricuncertainties,andutilizesanonlinearrobustco

6、ntrolmethodtoattenuatetheefectsofparameterestimationerrors,uncertainnonlinearitiesanddisturbances.Therefore,aprescribedtransientcontrolperformanceandhi【ghtrackingaccuracyisguaranteed.Inaddition,thecompleteseparationoftheestimatordesignandtherobustcontrollawdesignisrealizeddueto

7、theadoptionofthestandardprojectionmappingtechnology.Extensiveexperimentalresultsarepresentedtoillustratetheefectivenessoftheproposedcontrolleranditsperformancerobustnesstosuddendisturbances.Fortrackingasinusoidaltrajectorywithamplitudeof0.09m,frequencyof0.5Hz,themaximumabsolute

8、trackingeroris1.51113/I1andtheroot-mean-squaretracking

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