考虑不确定参数及外部扰动数字液压缸非线性鲁棒位置跟踪控制.pdf

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1、第27卷第2期海军工程大学学报Vo1．27No．22015年4月JOURNAlOFNAVALUNIVERSITYOFENGINEERINGApr．2015DOI：10．7495／j．issn．1009—3486．2015．02．017考虑不确定参数及外部扰动数字液压缸非线性鲁棒位置跟踪控制徐世杰，楼京俊，彭利坤(海军工程大学动力工程学院，武汉430033)摘要：在考虑不确定参数及外部扰动的情况下为数字液压缸位置跟踪系统设计了一个非线性控制器。首先，建立了数字液压缸位置跟踪系统的非线性模型；然后，构造了一个李雅普诺夫函数及非线性控制器，推导了系统鲁棒稳定的充分条件，由此将非线性控

2、制器的设计问题转化成为线性矩阵不等式的求解问题；最后，进行了仿真及实验验证。结果表明：所设计的控制器对于参数不确定性及外部扰动具有良好的鲁棒稳定性及更好的动态特性。关键词：数字液压缸；位置跟踪控制；非线性模型；不确定性；线性矩阵不等式中图分类号：TP271．72文献标志码：A文章编号：1009—3486(2015)02—0074—06NonlinearrobustpositiontrackingcontrolofdigitalhydrauliccylinderwithregardtouncertaintiesanddisturbancexuShi—jie。IoUJing-jun

3、，PENGLi—kun(CollegeofPowerEngineering，NavalUniv．ofEngineering，Wuhan430033，China)Abstract：Anonlinearcontrollerisdesignedforthedigitalhydrauliccylinderpositiontrackingsystemwithrespecttouncertaintiesanddisturbance．ThenonlinearmodelofthesystemwithuncertaintiesanddisturbanceiSestablishedandthena

4、Lyapunovfunctionandanonlinearcontrollerareconstructedtoderivethesufficientconditionsofrobustnessandstability．Theproblemofdesigningthenonlinearcontrolleristranslatedintoonetobesolvedbythe1inearmatrixinequality．Thesimulatingandexpe—rimentalresultsshowthatthedesignedcontrollercanguaranteetherob

5、ustnessandgooddynamicbe—haviorofthesystem．Keywords：digitalhydauliccylinder；positiontrackingcontrol；nonlinearmodel；uncertainties；linearmatrixinequality目前，对于数字液压缸的研究主要集中于具性化模型，提出了H。。控制器及内部参数状态观体应用及集成化、一体化l_1]，控制方面的研究文献测器。上述关于数字液压缸的研究中，还没有同较少。文献[2]为液压伺服系统设计H。。观测器时考虑不确定参数及外部扰动情况下数字液压缸并实现了故障在线诊断。

6、文献[3]将人工神经网的非线性鲁棒位置跟踪控制器的设计问题。为络用于电液伺服位置控制系统。文献[4]针对电此，本文运用李雅普诺夫方法，设计了一个非线性液系统中存在的未知参数提出了19适应滑模控控制器。该算法简单、易于实现，且能够使系统保制。文献[53建立了含不确定参数的电液系统线持稳定性和鲁棒性。收稿日期：2014—05—20；修回日期：2014—07—08。基金项目：国家部委基金资助项目(4010305020102)。作者简介：徐世杰(1986一)，男，博士生，主要研究方向为舰船动力装置自动化与仿真技术。通信作者：徐世杰，xsjie1986@163．corn。第2期徐世杰等：

7、考虑不确定参数及外部扰动数字液压缸非线性鲁棒位置跟踪控制·75·数字液压缸的非线性模型如式(1)所示。式1含有不确定参数的数字液压缸非^线性模型中：z为液压缸位移；￡一；F。为负载力；为广1】油液体积弹性模量；V1一Vo+A·z。，—Vo4-数字液压缸内部结构如图1所示。图中：PA·z。，V。和。。分别为无杆腔和有杆腔的初始和P、Q和Q、和、A和A分别是无杆体积；P和P。为油源压力和回油路压力；R。一腔和有杆腔的压力、流量、体积、有效作用面积。，1．Cd叫fkf，Rl一了(~d'LUfll，