[发明专利]一种植保机喷杆位置不确定系统的非线性控制方法

摘要

一种植保机喷杆位置不确定系统的非线性控制方法属于大型植保机械的控制技术领域，尤其涉及一种植保机喷杆位置不确定系统的非线性控制方法。本发明提供一种植保机喷杆位置不确定系统的非线性控制方法。本发明包括以下步骤：步骤1）由牛顿第二定律对植保机械喷杆位置电液伺服系统进行数学建模得负载力动力学模型：步骤2）液压缸动态方程根据流量连续特性写出；步骤3）由动力学方程定义系统状态变量；步骤4）设计伺服驱动控制器。

主权项

1.一种植保机喷杆位置不确定系统的非线性控制方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1)由牛顿第二定律对植保机械喷杆位置电液伺服系统进行数学建模得负载力动力学模型：其中,P₁,P₂分别为液压缸两腔压力，A₁,A₂为两腔有效面积，m为负载质量，x_L为活塞位移，为活塞位移的加速度，F_v为总摩擦力，F为负载力，Δ₁为不可建模摩擦力、不确定负载扰动力、外界干扰力总和；系统复合不确定摩擦分成库伦摩擦和粘性摩擦将负载力F当成弹簧阻尼力和一个小的未知不确定力d₁∈Δ₁之和,即其中，为活塞位移的速度，b_i(i＝0,...,5)为摩察系数，sgm(h)＝(1‑e^‑λh)/(1+e^‑λh)，λ为经验常数，h为变量；步骤2)液压缸动态方程根据流量连续特性写出其中，P_r为回油压力，β_e为有效弹性模量，C_tm为液压缸内泄漏系数,C_em1,C_em2为外泄露系数，Q₁为进入油缸流量，Q₂为排出油缸流量，分别为液压缸两腔未建模流流量，V₁＝V₀₁+A₁x_L,V₂＝V₀₂‑A₂x_L,分别为两腔整个可控体积，V₀₁和V₀₂为当x_L＝0时两腔初始容积；阀口流量与阀芯位移和压降ΔPi有关，阀流量方程为：其中，Cd为流量系数，ω为滑阀面积梯度，ρ为油液密度，Ps为供油压力；伺服阀阀芯位移xv与控制电流i的关系如下：xv＝kvi   (6)其中，kv>0为比例系数，i＝u为系统控制输入；步骤3)选取x₁作为系统输出，由动力学方程(1)‑(6)得，定义系统状态变量：系统的状态方程为：其中：系统为非线性系统，η2,η3是未知非线性项；步骤4)设计伺服驱动控制器，系统状态有界，且系统参考输出信号y_d有界连续可微；不确定项、未知干扰项有界，即设和为扰动的估计值，和为扰动估计误差，定义：由方程(7)和(8)可知，η2,η3改写为：由方程(7)、(8)、(9)得，和的动态方程为其中，1/ζ₂，1/ζ₃为观测器增益系数；设定辅助状态变量为：其动态方程为：设e1系统输出误差，e1＝x1‑yd，其中x1为系统输出；由方程(7)和扰动观测器(13)及|e1(0)|≤kb，得系统的控制规则如下：e1＝x1‑yd   (14)取，取则u为：其中k1,k2,k3为控制器增益系数大于零，kb为位置误差的约束公差。