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液压系统具有输出功率大、传动稳定性高、功率体积比大、调速范围宽、响应速度快等优点,广泛应用民用工业领域和军事工业领域。但是液压系统属于强非线性系统,伺服阀的非线性、液压缸的摩擦力以及时变的参数等因素加大了对液压系统控制的难度。因此,对液压系统高精度的研究具有重要的理论研究和工程应用价值。
本文针对液压系统非线性、参数时变性以及摩擦对控制系统性能的影响,提出了两种控制策略。
(1)基于非线性函数误差预处理的反馈线性化控制。针对液压系统复杂非线性的问题,利用 R BF 神经网络,对液压系统进行建模;为了克服摩擦给系统带来的不利影响,采用 LuGre 模型对摩擦进行补偿;通过输入-输出反馈线性化控制方法设计控制器;构建李雅普诺夫函数,推导出自适应律对控制参数进行实时调整,克服液压系统的时变参数对控制系统的影响。对误差的静态特征进行分析,采用非线性误差函数,对误差进行预处理,自适应调节误差增益,使其增益能够随误差变化而变化,实现了小误差时大增益,加快响应速度,提高控制精度;大误差时小增益,防止系统超调的目的。
(2)基于模糊误差预处理的反馈线性化控制。通过对位移误差的动态特征进行分析,借助于模糊规则,充分描述误差与其增益之间的关系,对误差进行预处理。与把系统输出位移和位移的变化率独立作为模糊控制的输入不同,本文以液压系统的输出位移与位移变化率的乘积作为模糊控制的输入,输出为误差增益的变化。根据模糊控制的输入和模糊规则对误差增益进行调节,当误差减小时,通过模糊规则增大误差增益,加快响应速度,提高控制精度;当误差增大时,通过模糊规则减小误差增益,防止系统超调。
本文以液压系统的位置输出为控制目标,实现对参考位移的跟踪。首先通过MATLAB 仿真,验证所设计算法的有效性,然后通过在液压实验台进行对比实验,对基于非线性函数误差预处理的反馈线性化算法进行验证。
本文针对液压系统非线性、参数时变性以及摩擦对控制系统性能的影响,提出了两种控制策略。
(1)基于非线性函数误差预处理的反馈线性化控制。针对液压系统复杂非线性的问题,利用 R BF 神经网络,对液压系统进行建模;为了克服摩擦给系统带来的不利影响,采用 LuGre 模型对摩擦进行补偿;通过输入-输出反馈线性化控制方法设计控制器;构建李雅普诺夫函数,推导出自适应律对控制参数进行实时调整,克服液压系统的时变参数对控制系统的影响。对误差的静态特征进行分析,采用非线性误差函数,对误差进行预处理,自适应调节误差增益,使其增益能够随误差变化而变化,实现了小误差时大增益,加快响应速度,提高控制精度;大误差时小增益,防止系统超调的目的。
(2)基于模糊误差预处理的反馈线性化控制。通过对位移误差的动态特征进行分析,借助于模糊规则,充分描述误差与其增益之间的关系,对误差进行预处理。与把系统输出位移和位移的变化率独立作为模糊控制的输入不同,本文以液压系统的输出位移与位移变化率的乘积作为模糊控制的输入,输出为误差增益的变化。根据模糊控制的输入和模糊规则对误差增益进行调节,当误差减小时,通过模糊规则增大误差增益,加快响应速度,提高控制精度;当误差增大时,通过模糊规则减小误差增益,防止系统超调。
本文以液压系统的位置输出为控制目标,实现对参考位移的跟踪。首先通过MATLAB 仿真,验证所设计算法的有效性,然后通过在液压实验台进行对比实验,对基于非线性函数误差预处理的反馈线性化算法进行验证。