基于负载力补偿的自抗扰复合电液位置控制方法

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1、2014年10月农业机械学报第45卷第10期doi:10．6041/j．issn．1000-1298．2014．10．052*基于负载力补偿的自抗扰复合电液位置控制方法高炳微邵俊鹏李建英季亚娟(哈尔滨理工大学机械动力工程学院，哈尔滨150080)摘要:由于电液位置控制系统存在严重的非线性、内部参数的时变性以及外负载的干扰性，严重影响了系统静、动态控制效果。为此，提出了一种基于负载力补偿的自抗扰复合控制方法。给出了复合控制策略的工作原理;设计了自抗扰控制器，利用扩张状态观测器来观测和补偿系统内部参数和外部负载力的不确定性，从而有效地抑制了内部扰动和外部扰动对系统的影响;设计了负载力补偿控制器

2、并导出负载力的补偿模型，进一步削弱了外负载变化对系统的不良影响，同时提高了系统的位置控制精度。通过Matlab仿真和半物理仿真平台分别进行了复合控制策略的验证。仿真及实验结果表明:自抗扰控制器有效地抑制了内外扰动的干扰，而负载力补偿控制器的引入使系统在抑制了外负载力摄动的同时实现了位置的精确定位控制，验证了所提控制策略的有效性。关键词:电液位置控制系统负载力补偿自抗扰控制+中图分类号:TH137;TP273.3文献标识码:A文章编号:1000-1298(2014)10-0333-07设计了一种鲁棒自适应跟踪控制器，该控制器可以引言将外界干扰有效地抑制在给定指标以下，并且使闭电液位置控制系统

3、一般由液压泵、伺服阀、液压环系统自动适应参数的变化，实现了系统轨迹的渐［8］执行器(液压缸和液压马达)及液压附件组成。而近跟踪。韩崇伟等针对泵控缸电液伺服系统存液压泵、伺服阀、液压执行器均属于强非线性元件，在参数不确定性和外界扰动的不良影响，设计了降经过不同的方式组成不同的系统后，由于环境的变维观测器，然后利用观测值构造切换函数，设计滑模化、外负载的干扰以及机械传动过程所产生的形变，变结构输出反馈控制器，该控制器对参数不确定性［9］使得电液位置控制系统是一个时变、非线性系和外部干扰具有较强的鲁棒性。赵琳琳等针对［1］统。负载干扰越复杂，系统的非线性越严重，因参数不确定性和外界扰动，设计了动

4、态输出反馈控此对于负载变化大的系统很难获得较好的静、动态制器和自适应补偿器，并将其应用于冷带轧机厚控特性。系统，该控制器能够有效地对不确定项进行估计和［10］针对以上问题，学者们研究了许多控制策略。补偿。皮阳军等针对6自由度平台存在的外干［2］Alleyne等针对主动式悬挂系统，提出了非线性自扰力，构造了一个自适应干扰观测器，该观测器能够适应控制方法，并将该方法用于电液位置控制系统在线观测模拟器所受的干扰力，并在控制器中进行［3］的轨迹跟踪控制。Kim等应用自适应反步法对电补偿。液伺服系统进行控制，有效地克服了系统的不确定增强系统的抗干扰能力、提高系统的控制精度［4］性，提高了系统的跟踪性

5、能和抗干扰能力。是电液位置控制系统的发展趋势。学者们在电液位［5］Choux等假定液压系统的不确定性满足范数有界置控制系统的抗干扰设计方面取得了较好成果，但条件，利用Backstepping方法设计了电液伺服系统在抑制干扰的同时控制精度并没有显著提高，特别［6］的鲁棒自适应控制器。Milic＇针对非线性电液伺是在变负载刚度条件下系统很容易产生超调，而此服系统利用LFT描述和LMI方法设计了H∞位置控超调量经过机械结构的放大，极易产生破坏性结果。制器，实验结果表明这种方法能够有效地抑制参数为此，以增强系统的抗干扰能力的同时提高系统的［7］的摄动和外部的干扰。焦晓红等针对电液伺服控制精度为目标

6、，本文提出基于负载力补偿的自抗并联机器人存在参数不确定性及外界干扰的特点，扰复合控制策略，以实现变负载条件下电液位置伺收稿日期:2013-10-24修回日期:2013-12-02*国家国际科技合作专项资助项目(2012DFＲ70840)作者简介:高炳微，博士生，主要从事液压伺服控制和机电液一体化研究，E-mail:gaobingwei_happy@163．com通讯作者:邵俊鹏，教授，博士生导师，主要从事流体传动与控制研究，E-mail:Sjp566@sina．com．cn334农业机械学报2014年服控制系统的精确控制。1电液位置控制系统建模本文研究一种典型的电液位置伺服控制系统，它为阀

7、控缸系统，主要由双杆液压缸、电液伺服阀、伺服放大器、位移传感器及一些液压附件组成，其控制系统方框图如图1所示。图2辨识曲线的贴合度Fig．2Fitoftheidentificationcurve图1电液位置伺服控制系统原理框图Fig．1Blockdiagramofelectro-hydraulicpositionservocontrolsystem对于电液位置伺服控制系统来说，其模型参数是时变的、不确定的。由于加工误差的