[发明专利]基于状态估计的液压伺服系统鲁棒自适应重复控制方法

说明书

本发明公开了一种基于状态估计的液压伺服系统鲁棒自适应重复控制方法，该方法步骤如下：首先建立液压系统的数学模型，做出如下假设：系统的未建模干扰足够光滑，使得其存在并有界；期望位置轨迹三阶可微并且有界；其次，构建鲁棒自适应重复控制器，并运用滑模观测器对鲁棒自适应重复控制器的各阶状态进行估计；最后，运用李雅普诺夫稳定性理论对液压伺服系统进行稳定性证明，并运用Barbalat引理得到系统的渐进稳定的结果。本发明有效地解决了传统重复控制方法的控制律带宽很高的问题，获得了更好的跟踪性能。

技术领域

本发明涉及液压伺服控制领域，特别是一种基于状态估计的液压伺服系统鲁棒自适应重复控制方法。

背景技术

液压控制在工业界的应用有着近百年的历史，由于液压系统具有重量轻、尺寸小、反应迅速、负载刚度大等优点，所以被广泛应用在航天、军事、民用工业上，随着工业技术的快速发展，工业领域对液压系统的高精度、高效率控制提出了更高的要求，但由于液压系统是典型的非线性系统并具有固定的非线性特性以及存在于系统中的各种不确定性，因此，非线性、参数不确定性和未建模干扰在液压系统中逐渐成为现实开发先进控制器的主要障碍，使得传统的基于传递函数的线性化控制方法很难满足目前高精度、高性能的控制要求，非线性及建模不确定性已经成为限制液压伺服系统跟踪性能提升的瓶颈。

针对液压系统的建模不确定性和非线性控制问题，许多方法相继被提出，例如自适应控制，鲁棒控制等，自适应控制是估算未知但恒定参数并提高跟踪精度的有力工具。然而，当面对大的未建模干扰时，它可能会不稳定。另一方面，非线性鲁棒控制可以有效地增强闭环系统对未建模干扰的鲁棒性。事实上，在某些情况下，鲁棒控制可能等同于高增益反馈，同时也不适用于仅具有参数不确定性的良好建模的非线性系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于状态估计的液压伺服系统鲁棒自适应重复控制方法，有效地解决了传统重复控制方法的控制律带宽很高的问题。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于状态估计的液压伺服系统鲁棒自适应重复控制方法，包括以下步骤：

步骤1，建立液压伺服系统的数学模型；

步骤2，设计基于状态估计的鲁棒自适应重复控制器；

步骤3，运用李雅普诺夫稳定性理论对液压伺服系统进行稳定性证明，并运用Barbalat引理得到系统的渐进稳定的结果。

本发明与现有技术相比，其显著优点是：(1)有效地解决了传统重复控制方法的控制律带宽很高的问题；(2)获得了更好的跟踪性能，仿真结果验证了其有效性；(3)可靠稳定，应用前景广阔。

附图说明

图1是本发明基于状态估计的液压伺服系统鲁棒自适应重复控制方法的流程图。

图2是单出杆液压缸系统的典型示意图。

图3是期望跟踪指令的示意图。

图4是状态估计和状态估计误差曲线图，其中图(a)是x₂的估计曲线图，图(b)是x₂的估计误差曲线图，图(c)是x₃估计曲线图，图(d)是x₃的估计误差曲线图。

图5中，图(a)、(b)、(c)、(d)分别是未知常值参数向量中a₁、b₁、a₂、b₂估计值随时的变化曲线图。

图6是系统的控制输入曲线图。

图7是跟踪信号和跟踪误差曲线图，其中图(a)是跟踪信号曲线图，图(b) 是跟踪误差曲线图。

具体实施方式

下面结合实例及具体实施例对本发明做进一步详细说明