滑動(dòng)模態(tài)控制器在液壓伺服系統(tǒng)中的應(yīng)用

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1、電氣傳動(dòng)和自動(dòng)控制‘電氣自動(dòng)化)2010年第32卷第5期ElectricDrive＆AutomoticControl滑動(dòng)模態(tài)控制器在液壓伺服系統(tǒng)中的應(yīng)用胡學(xué)軍’滕達(dá)胡林文(1、2．武漢工程大學(xué)電氣信息學(xué)院，湖北武漢430074)；3．華僑大學(xué)機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院，福建泉州362021)摘要：真實(shí)的液壓伺服系統(tǒng)由于受外界存在的各種干擾因素的影響，導(dǎo)致了系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)行為不準(zhǔn)確，而常規(guī)PID控制無法克服這些因素帶來的影響。為了尋求一種較為有效的控制策略，分析了基于Lyapunov方法的滑動(dòng)模態(tài)控制策略。同時(shí)為達(dá)到期望效果，選取了合適的Q陣和k

2、值，并通過對(duì)k值的優(yōu)化，得出了參數(shù)間的耦合作用。最后通過實(shí)例仿真分析，證明了滑動(dòng)模態(tài)控制策略在液壓伺服系統(tǒng)中具有很好的魯棒性。關(guān)鍵詞：滑動(dòng)模態(tài)液壓伺服PID魯棒性Lyapunov[中圖分類號(hào)]TP275【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A(文章編號(hào)】1000．3886(2o]o)o5—0017-03ApplicationofSlidingModeControllerinHydraulicServoSystemHuXuejunTengDa2HuLinwen(1，2．SchoolofElectricalandInformationEngineering，W

3、uhanInstituteofTechnology,WuhanHubei430074，China)(3．CollegeofMechanicalEngineeringandAutomation，HuaqiaoUniversi@,QuanzhouFufian362021，China)Abstract：Thetruehydraulicservosystemduetotheexistenceofavarietyofoutsideinterferencefactors，ledtothedynamicbehaviorofrealsys—tems

4、arenotaccurate，whiletheconventionalPIDcontrolcannotovercometheimpactofthesefactors．Inordertofindamoreefectivecontrolstrategies，analyrsemethodsbasedonLyapunovslidingmodecontrolstrategy．Atthesametime，toachievethedesiredefect，selecttheappropriateQ-matrixandthekvalue，andth

5、roughtheoptimizationofkvaluesobtainedthecouplingbetweenparameters．Finally，anexamplesimulationanalysisprovesthatslidingmodecontrolstrategyinhydraulicservosystemhasgoodrobustness．Keywords：slidingmodehydraulicseryoPIDrobustnesslyapunov=Ax+B(u+O引言．／(，t))(4)在液壓伺服精確定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過程

6、中，系統(tǒng)會(huì)受到各種不確其中矩陣A和B分另u為：=【A1：12】，=【】定性因素的影響，如系統(tǒng)模型建立過程中各類假設(shè)及簡(jiǎn)化、液壓伺令Y=Tx，服閥結(jié)構(gòu)及其材料參數(shù)不精確而導(dǎo)致的參數(shù)不確定性、由模態(tài)截?cái)鄬?dǎo)致未考慮的動(dòng)態(tài)模型等。由于這些不確定因素的存在，使得物理其=[一】模型的建立不足以準(zhǔn)確描述真實(shí)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)行為，尤其是魯棒鎮(zhèn)則(4)式可改寫為：定性。采用常規(guī)PID控制策略來克服上述不確定因素的效果十分不Y=Ay+B(u+，t))(5)理想，而應(yīng)用滑動(dòng)模態(tài)控制不失為解決問題的有效途徑。本文基于滑動(dòng)模態(tài)控制理論對(duì)液壓伺服精確定位系統(tǒng)進(jìn)行變

7、其中：=TA—l：『tA2：lA22】J，=TB=【LB2】結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，通過分析Lyapunov方法對(duì)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的影響和抖振的消則(5)式可分成兩個(gè)子系統(tǒng)：除策略，為液壓伺服系統(tǒng)的變結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)優(yōu)化提供了依據(jù)和相關(guān)解決途徑。yl=Allyt十Al2yll(6)1不確定系統(tǒng)的滑動(dòng)模態(tài)控制策略yl1=A21yl十22yll十B2(u+，t))(7)對(duì)于(6)式，假定t一是穩(wěn)定的，則存在正定的加權(quán)矩陣P滿足1．1問題的提出Lyapunov方程Af,P+PAn=一Q，選擇一個(gè)正定的Lyapunov函數(shù)首先考慮系統(tǒng)=Ax+曰“+F(x，t)(1)

8、V=yTPy,，則導(dǎo)數(shù)=一y~Qy,一2allArzpylIl<0，可取K=aATd'，得這里，R，ue，F(xiàn)(x，t)是未知的擾動(dòng)向量。假設(shè)F(，t)到所需K值。滿足匹配條件，即有由此可以得出兩個(gè)結(jié)論：滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)與擾動(dòng)無關(guān)，而到達(dá)運(yùn)動(dòng)則