[发明专利]一种电液位置伺服系统多模型鲁棒自适应控制方法

权利要求书

1.一种电液位置伺服系统多模型鲁棒自适应控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，建立电液位置伺服系统的数学模型以及辨识模型；具体如下：

对于电液位置伺服系统，通过伺服阀控制液压缸驱动惯性负载，其惯性负载的运动学方程为

式(1)中，m和y分别为惯性负载参数和惯性负载的位移，A为液压缸的内腔的环形工作面积，B为黏性摩擦系数，P_L＝P₁-P₂为负载压力差，P₁和P₂分别表示液压缸左右两腔的压力，为其他外部干扰及未建模摩擦不确定性项；

忽略液压缸的外泄漏，则液压缸的压力动态方程为

式(2)中，V_t为液压缸的总容积，β_e为有效油液弹性模量，C_t为内泄漏系数，Q_L为负载流量，q(t)为建模误差；

阀芯位移与控制输入近似为比例环节，即x_v＝k_iu，因此得到伺服阀流量方程

式(3)中，k_t为总流量增益，P_s为相对于回油压力P_r的供油压力，C_d为流量系数，ω为阀芯面积梯度，ρ为阀芯面积梯度，k_i为比例系数，sign(u)的定义为：

选取状态变量为则由(1)、(2)、(3)式可得系统的状态方程

其中，

定义未知参数向量θ_p＝[θ_p1,θ_p2,θ_p3,θ_p4]^T，其中θ_p4＝d_n，则式(5)可以写成

式(6)中，d_n是匹配的不确定性的未知常值分量，

系统控制器设计的目标是：给定系统参考指令信号y_d(t)＝x_1d(t)，设计一个控制输入u(t)，使系统的输出y＝x₁尽可能的跟踪所给的指令信号；

为了便于系统控制器的设计，给出以下假设：

假设1：系统指令信号x_1d(t)三阶连续，且系统期望的位置信号、速度信号、加速度信号以及加加速度信号都是有界的；实际液压系统满足0＜P_r＜P₁＜P_s,0＜P_r＜P₂＜P_s；

假设2：系统参数不确定性θ的范围已知，即

式(7)中，θ_pmin＝[θ_p1min,θ_p2min,θ_p3min,θ_p4min]^T，θ_pmax＝[θ_p1max,θ_p2max,θ_p3max,θ_p4max]^T是向量θ_p已知的上下界，θ_p3min＞0；

式(8)中，M为未知上界；

针对系统较大参数不确定性以及存在的外部干扰，建立N个辨识模型I，如下：

式(9)中，下标i表示为第i个辨识模型，其中分别表示系统状态的辨识误差，λ₁＞0,λ₂＞0,λ₃＞0为可调增益，θ_i1,θ_i2,θ_i3,θ_i4为参数的估计值，M_i为M的估计值且大于零，k_s为正的反馈增益，δ(t)＞0为可选函数满足为已知正数；如上所示，各辨识模型的形式是一样的，不同的是参数估计的初始值不一样；

步骤2，基于辨识模型设计对应的控制器；

步骤3，设计控制器切换策略；

步骤4，对多模型鲁棒自适应控制器进行性能及稳定性分析。