EHA反馈线性化最优滑模面双模糊滑模控制

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1、2016年7月北京航空航天大学学报July2016第42卷第7期JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsV01．42No．7http：／／bhxb．buaa．edu．cnjbuaa@buaa．edu．cnDOI：10．13700／j．bh．1001．5965．2015．0454EHA反馈线性化最优滑模面双模糊滑模控制张振1，李海军1’+，诸德放2(1．海军航空工程学院兵器科学与技术系，烟台264001；2．空军勤务学院航空弹药系，徐州221000)摘要：为提高

2、电静液作动器(EHA)控制性能，提出了一种反馈线性化最优滑模面的双模糊滑模控制方法。该方法在EHA的非线性模型上，利用反馈线性化方法将其线性化，在此基础上建立线性切换函数，并采用最优控制理论对切换函数进行设计。为削弱抖振将模糊控制算法引入滑模控制中，采用一个模糊控制器，根据最优滑模函数运动特性的数值对切换控制增益进行估计；采用另一个模糊控制器，根据滑模控制原理对切换控制项进行调整。仿真结果证明了该方法的有效性。关键词：电静液作动器(EHA)；反馈线性化；滑模控制；最优控制；模糊控制中图分类号：THl37文献标识码：A文章编号：

3、1001-5965(2016)07．1398-08多／全电飞机是现代飞机的一个新兴发展方向，其作动系统将采取新型功率电传作动器，而电静液作动器(Electro—HydrostaticActuator，EHA)是其实现的一种重要形式¨圳。与传统作动器相比，EHA具有占用空间小、效率高等优点，但同时其是一种强非线性的电液位置伺服系统，存在参数时变性及外界干扰的不确定性，这些都严重影响系统的动态性能。为提高EHA动态性能，许多学者基于非线性控制理论来设计其控制器，如滑模变结构控制旧71、自适应控制陪101和模糊控制¨¨等，并取得了一

4、定的成果。在这些非线性控制策略中，滑模变结构控制由于设计简单且对系统参数摄动和外界扰动强鲁棒性而深受重视¨“。对非线性系统而言，在设计滑模变结构控制器时，应取非线性的切换函数，但目前大多采用线性的切换函数，这将降低系统的控制性能，且滑模变结构控制由于其本质上的不连续特性将引起系统的抖振，这种抖振不仅增加了控制器的负担，而且有可能使系统跟踪误差在零点附近产生抖动，从而增大稳态误差，有时甚至会造成系统的不稳定¨31。反馈线性化是一种非线性控制设计方法，其基本思想是：通过适当的非线性状态变换和反馈变换，使非线性系统实现全部或部分的精

5、确线性化，以方便应用熟知的线性控制方法进行设计，但其需要精确的模型信息，无法克服干扰，鲁棒性较差。基于以上原因，本文以EHA为研究对象，将反馈线性化与滑模变结构控制相结合：一方面利用滑模变结构对外界干扰强鲁棒性特点，减弱反馈线性化对精确模型的依赖，以提高EHA控制系统的鲁棒性；另一方面将EHA的非线性模型反馈线性化后，可建立线性滑模切换函数，并应用线性理论来改善其动态性能；同时引入了模糊控制算法来削弱系统的抖振。最后，对EHA的跟踪控制进行了仿真，通过仿真验证了本文所提方法的有效性。1EHA非线性建模1．1系统描述EHA系统组

6、成原理如图1所示，该系统执收稿日期：2015-07-07；录用13期：2015-09—11；网络出版时间：2015—10-1416：22网络出版地址：WWW．cnki．net／kcms／detail／11．2625．V．20151014．1622．011．html}通讯作者：Tel．：13081617309E-mail：li_haijun@sohu．corn引用格式：张振，李海军，诸德放．EHA反馈线性化最优滑模面双模糊滑模控制ⅣJ．北京航空航天大学学报，2016，42(7J：1398-1405．ZHANGZ．LIHJ，ZHU

7、DF．DoublefuzzyslidingmodecontrolforEHAbasedOHfeedbacklinearizationoptimalslidingsnr-faceⅣJ．JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics，2016，42f7)：1398·1405(inChinese)．第7期张振，等：EHA反馈线性化最优滑模面双模糊滑模控制1399行元件为对称双作用液压缸，液压泵为双向定积；卢。为液压油等效容积弹性模数；f、￡。分别排量泵，动力源为永磁同步电

8、机。EHA控制器为液压泵内、外泄漏系数；Pm。为液压管路通过比较指令位移与实际位移的大小，来改变压降。电机的转速和转向，从而达到控制作动器位移在式(4)中，液压管路压降PPiP。大小与流量的目的。大小有关，根据Darcy管流动方程，其与流量的关⋯瓜馈系近似为1、，侈’z髓图l