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电液伺服系统滑模跟踪控制算法的研究与实现
| 论文题名： | 电液伺服系统滑模跟踪控制算法的研究与实现 |
| 关键词： | 电液伺服系统;扰动抑制;反馈线性化;滑模观测器;滑模控制策略 |
| 摘要： | 电液伺服系统具有较强的非线性特性，由液压油体积参数变化、未知的负载刚度和粘性阻尼、可压缩体积模量、阀非线性特性、油温变化等引起的液压参数不确定性可视为结构匹配干扰，通常为未知常数。而机械装置中用于运动控制的驱动力或转矩而导致的未知外部负载扰动则属于非匹配不确定性。这两者都会导致电液伺服控制系统的动态性能、稳态性能以及系统稳定裕度有一定程度的降低。。 为保证电液伺服系统能够实现在复杂情况下精准而快速地跟踪上控制目标，且具有有较强的鲁棒性和抗干扰能力。本文提出了基于滑模变结构思想的扰动观测补偿控制方法，以及基于李导数的模型线性化，以实现存在不确定性和外部扰动情况下的电液伺服系统高精度跟踪控制。 首先，分析电液伺服系统的工作原理，考虑系统的参数不确定性以及扰动项，建立三阶非线性状态空间方程。 针对系统存在的外负载扰动和不匹配不确定性，研究滑模控制策略。设计了滑模变结构控制器，提高系统鲁棒性。并且对系统二阶、三阶扰动设计滑模观测器，分析其收敛性，实现系统高精度误差跟踪。 针对系统非线性特性导致的控制复杂度和多种不确定性，利用李导数同胚变换的方式对系统状态空间模型进行反馈线性化，建立系统的线性状态模型，减少系统参数复杂程度。 针对滑模控制本身性质带来的切换抖动问题，研究消除抖振的方法。通过将设计的滑模观测器与滑模控制器相结合引入观测器的观测数据并在观测器中加以补偿。并基于反馈线性化模型设计终端滑模扰动观测器和滑模控制器，从仿真结果可以验证，所设计的基于线性化模型的滑模控制能够具有更好的跟踪性能以及小的抖振现象。 在电液伺服执行器控制综合实验平台上，对本文设计的非线性滑模控制算法、基于观测的滑模控制算法以及线性化条件下的滑模控制算法进行实验验证。实验验证了本文所设计的滑模算法的合理性和有效性。 |
| 作者： | 陈亮 |
| 专业： | 航空宇航科学与技术 |
| 导师： | 郭庆 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 电子科技大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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