变结构力控制方法在油气悬架加载系统中的应用

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1、2013年9月机床与液压Sep．2013第41卷第17期MACHINETOOL＆HYDRAULICSVo1．41No．17DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2013．17．001变结构力控制方法在油气悬架加载系统中的应用张辉，佟志忠，叶正茂(机器人技术与系统国家重点实验室(哈尔滨工业大学)，黑龙江哈尔滨150001)摘要：针对油气悬架的非线性和不确定性特性采取变结构的控制方法，选取含有位置、速度和加速度状态的滑模函数，利用指数趋近方式，使系统能够快速地稳定于平衡位置。基于Lyapunov稳定理论

2、，设计了参数摄动和不确定量两种非线性环节的自适应律，结合自适应控制方式减小了滑模带的宽度，从而减小由于开关控制而引起的系统振动。通过仿真分析和实验验证了负载刚度变化时，变结构滑模力加载控制对比常规PID控制的优势，为具有状态反馈的力加载控制系统提供了实用的控制方法。关键词：滑模控制；驱动力控制系统；油气悬架中图分类号：TP273+．21文献标识码：A文章编号：1001—3881(2013)17—001—4ApplicationofVariableStructureForceControlMethodinHydro-pn

3、eumaticSuspensionLoadingSystemZHANGHui，TONGZhizhong，YEZhengmao(StateKeyLaboratoryofRoboticsandSystem(HarbinInstituteofTechnology)，HarbinHeilongjiang150001，China)Abstract：Avariablestructurecontrollerwaspresentedforthenonlinearsystem．Thestateinformationincludingpo

4、sition，veloci—tyandaccelerationwasselectedascascadefunction，andthestabilityandrobustnesswel'~enhancedbymakinguseofexponentialcon—vergence．Throughclassifyingfactorsrelatedtononlinearity，theLyapunovfunctionwasconstructed，andtheadaptivecontrollawwasdevelopedforthen

5、onlinearsystemunderparameterdisturbanceandnon-parametricuncertainty，whichwasalsoadoptedtoreducethevibrationofresponsesoncascadesurface．SimulationresultsillustratethatvariablestructureforceloadingcontrolissuperiortOclassicalPIDcontroller，itproposesanove]controlsc

6、hemeforforceloadingsystemwithstatesfeedback．Keywords：Slidingmodecontrol；Drivingforcecontrol；Hydro—pneumaticsuspension加载系统以力控制为主。根据控制结构的不同主电液伺服系统特性。伺服阀的流量一压力特性方要分为两种类型：力的控制信号与负载系统的位移量程和流量连续性方程、驱动系统非线性环节以及负载有关即力的输入指令为运动量的函数时，称为加载系情况都会使系统特性随着工作位置的变化而变化。工统，亦称为被动式力控制

7、系统。反之，若力控制信号作环境和液压元件的磨损情况也会逐渐随时问发生变与负载的运动无关时，称为主动式力控制系统。主动化，从而导致系统参数的改变。力控制系统又因为力传感器的检测量中是否包括质量1油气悬架驱动力控制系统建模力分为负载力控制系统和驱动力控制系统。驱动力控制系统由液压缸、伺服阀、力传感器以电液伺服控制系统具有精度高、响应快、功率及负载等几部分组成，如图1所示。大、结构紧凑等优点，在力控制系统中得到了广泛的应用。就其本质来讲，电液力伺服系统本身是一个高度非线性而且参数不确定的非线性时变系。主要非线性因素来源于以下

8、几个方面：负载特性。加载系统试验对象的性能会影响电液力控制系统的特性，因此试验对象的非线性和不确定特性会直接导致力控制系统的非线性，如试验对象刚度和阻尼的非线性和时变性。图1主动驱动力控制系统示意图收稿日期：2012—09—11基金项目：国家自然科学基金资助项目(51105090)作者简介：张辉(1973一)，博士，高级工程师，从