[发明专利]一种基于指令滤波的电液伺服系统自适应反步控制方法

权利要求书

1.一种基于指令滤波的电液伺服系统自适应反步控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，建立电液位置伺服系统模型：选取电液位置伺服系统不匹配模型作为对象，同时考虑系统的参数不确定性以及外干扰的影响；

步骤2，设计指令滤波鲁棒自适应控制器：针对参数不确定性，利用自适应控制方法对未知参数进行估计，并且使估计值收敛；利用指令滤波技术对状态带宽、幅值进行约束，从而对系统状态进行约束；

步骤3，分析指令滤波鲁棒自适应控制器的性能与稳定性；

步骤1所述的建立电液位置伺服系统模型，具体如下：

步骤1.1、电液位置伺服系统的动力学方程为：

其中P₁和P₂分别为伺服液压缸左腔和右腔的压力，A₁和A₂分别为液压马达左腔和右腔的有效活塞面积；B为粘性摩擦系数；f(t)为其他未建模摩擦及干扰；y为惯性负载的位移；t为时间变量；

液压作动器的压力动态方程为：

其中V₀₁和V₀₂分别为液压马达两腔的初始容积，β_e为有效油液弹性模量，C_t为内泄漏系数，Q₁为由伺服阀进入液压缸左腔的液压流量，Q₂为由伺服阀流出液压缸右腔的液压流量；P_L＝P₁-P₂为负载压力差，P₁和P₂分别为伺服液压缸左腔、右腔的压力；其中，Q₁和Q₂与伺服阀位移x_v的关系为：

式中C_d为流量系数，w为阀芯面积梯度，ρ为油液密度，P_s为供油压力；P_r为系统回油压力；s(x_v)定义为：

采用伺服阀位移x_v与控制输入u为比例环节的伺服阀，即x_v＝k_iu，故式(3)写成：

式中g＝k_qk_i代表总的流量增益，且

其中，k_q为流量系数、k_i为伺服阀的位移和输入的比例系数；

步骤1.2、定义系统状态变量为：

则系统非线性模型的状态空间表达式为：

式中，d(t)为外干扰，未知参数向量θ＝[θ₁,θ₂]＝[B,C_t]，

电液位置伺服系统控制器的设计目标为：给定系统参考信号y_d(t)＝x_1d(t)，设计一个有界的控制输入u，使系统输出y＝x₁尽可能地跟踪系统的参考信号；

建立的电液位置伺服系统，满足以下设定：

设定1：参数不确定性θ大小范围已知，即θ∈Ω_θ＝{θ:θ_min≤θ≤θ_max}

其中θ_max、θ_min为参数θ的上、下界；

设定2：系统参考指令信号x_1d是三阶连续的，且系统期望位置指令、速度指令、加速度指令及加加速度指令都是有界的；电液位置伺服系统在一般工况下工作，即液压缸两腔压力满足0＜P_r＜P₁＜P_s，0＜P_r＜P₂＜P_s；

设定3：时变干扰d(t)是有界的且大小范围已知，即：

|d(t)|≤σ

其中，σ为已知常数。