【技術實現步驟摘要】
雙出桿液壓缸位置伺服系統的自抗擾魯棒控制方法
本專利技術涉及電液伺服控制技術，具體涉及一種雙出桿液壓缸位置伺服系統的自抗擾魯棒控制方法。
技術介紹
液壓位置伺服系統憑借其功率密度大，力/轉矩輸出大，抗負載剛性強等特性，在飛行器、重型機械、高性能旋轉測試設備等領域有著舉足輕重的地位。然而，液壓系統固有的非線性特性及各種建模不確定性使得其控制器的設計復雜化。起初大量研究基于線性控制理論對液壓系統進行控制器的設計，如PID控制器，但是線性控制器的設計是基于線性化的液壓系統模型，不能反映其非線性的特性，因此不能獲得很好的控制效果。反饋線性化控制可在控制器的設計中實時補償液壓系統的非線性特性，但是要求系統模型信息完全已知，與實際應用不符。自抗擾控制(ADRC)由于其需要模型信息較少且可以獲得優異的控制性能使其得到了廣泛的應用，其特點是采用了一個擴張狀態觀測器(ESO)將系統的集成擾動擴張為一個新的狀態變量，將觀測的擾動通過前饋補償的方式作用于系統以提高控制性能。為了使非線性ESO在實施中得以簡化，線性ESO得以提出，在實際控制中，其僅有一個參數需要調節，因此大大方便了控制器設計與設備調試過程，且理論證明表明狀態估計誤差隨著觀測器帶寬的增大而單調減小。在系統的未建模動態較大時，為了使控制精度提升，必須提高觀測器的帶寬，然而，過大的帶寬會放大系統噪聲甚至使系統不穩定。誤差符號積分魯棒(RISE)控制方法也可以有效地處理建模不確定性的問題，其包含一個獨特的誤差符號積分魯棒項，可以在系統干擾足夠平滑有界的情況下獲得漸進穩定的跟蹤性能。...
【技術保護點】
1.一種雙出桿液壓缸位置伺服系統的自抗擾魯棒控制方法，其特征在于，包括以下步驟：/n步驟1，建立雙出桿液壓缸位置伺服系統的數學模型；/n步驟2，根據上述雙出桿液壓缸位置伺服系統的數學模型設計自抗擾魯棒控制器；/n步驟3，所述運用李雅普諾夫穩定性理論對雙出桿液壓缸位置伺服系統進行穩定性證明，并運用Barbalat引理得到系統能夠達到漸進穩定的結果。/n
【技術特征摘要】
1.一種雙出桿液壓缸位置伺服系統的自抗擾魯棒控制方法，其特征在于，包括以下步驟：
步驟1，建立雙出桿液壓缸位置伺服系統的數學模型；
步驟2，根據上述雙出桿液壓缸位置伺服系統的數學模型設計自抗擾魯棒控制器；
步驟3，所述運用李雅普諾夫穩定性理論對雙出桿液壓缸位置伺服系統進行穩定性證明，并運用Barbalat引理得到系統能夠達到漸進穩定的結果。
2.根據權利要求1所述的雙出桿液壓缸位置伺服系統的自抗擾魯棒控制方法，其特征在于，步驟1中建立雙出桿液壓缸位置伺服系統的數學模型，具體如下：
步驟1-1、考慮雙出桿液壓缸位置伺服系統是通過伺服閥控制的雙出桿液壓缸驅動慣性負載；
因此，根據牛頓第二定律，慣性負載的運動方程為：
式(1)中m為慣性負載參數；PL為液壓缸兩腔壓差；A為液壓缸活塞有效截面面積；B為粘性摩擦系數；f(t)是其他未建模干擾；y為慣性負載的位移；t為時間變量；
忽略液壓缸的外泄漏，則液壓缸兩腔壓差的動態方程為：
式(2)中Vt為液壓缸兩腔總控制容積；βe為有效油液彈性模量；Ct為內泄漏系數；Q(t)為復雜的內泄漏過程、未建模的壓力動態引起的建模誤差；QL＝(Q1+Q2)/2為負載流量，且Q1和Q2分別為液壓缸的進油腔流量和回油腔流量；QL與伺服閥位移xv的關系為：
式(3)中，伺服閥流量增益系數符號函數sign(xv)的定義為：
式中Cd流量系數；ω為閥芯面積梯度；ρ為油液密度；Ps為供油壓力，Pr為回油壓力；
假設采用高響應的伺服閥，閥芯位移與控制輸入近似為比例環節，即xv＝kiu，ki是正的電氣常數，u為控制輸入電壓，故式(3)寫成
式(5)中kt＝kqki代表總的流量增益；
步驟1-2、假設未建模動態項f(t)連續可微，定義狀態變量：
則雙出桿液壓缸位置伺服系統的狀態方程為：
式(6)中
為了簡化雙出桿液壓缸位置伺服系統狀態方程顯示格式，記θ＝[θ1,...,θ3]T為系統參數的已知名義值,θr＝[θ1r,...,θ3r]T為系統參數的真實值，其中，則式(6)寫成
式(8)中，
雙出桿液壓缸位置伺服系統控制器的設計目標為：給定系統參考信號yd(t)＝x1d(t)，設計一個有界的控制輸入U使系統輸出y＝x1盡可能地跟蹤系統的參考信號；
為便于控制器設計，假設如下：
假設1：雙出桿液壓缸位置伺服系統參考指令信號x1d(t)是三階連續的，且系統期望位置指令、速度指令、加速度指令及加加速度指令都是有界的；液壓系統在正常工況下工作，即P1和P2都小于供油壓力Ps，且|PL|也小于Ps；因此可知總是有界的，那么只要所設計的U有界即可以保證真實的控制輸入u有界；
假設2：雙出桿液壓缸位置伺服系統總的干擾足夠光滑，使得均存在并有界，即：
式(9)中δ1,δ2均為未知正常數，即具有不確定的上界。
3.根據權利要求1所述的雙出桿液壓缸位置伺服系統的自抗擾魯棒控制方法，其特征在于，步驟2所述設計自抗擾魯棒控制器，步驟如下：
步驟2-1、基于擴張狀態觀測器的干擾補償設計：
將集成擾動擴張為一個額外的狀態變量，即記h(t)為的一階導數，則式(8)寫為：
由于h(t)為的一階導數，由式(9)得：
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