一種基於混合控制的電液比例閥位置伺服驅動方法

2023-04-26 16:44:46 2

一種基於混合控制的電液比例閥位置伺服驅動方法
【專利摘要】一種基於混合控制的電液比例閥位置伺服驅動方法，涉及一種電液比例閥位置伺服驅動方法，是為了提高位置伺服場合的電液比例閥的控制精度和響應速度。其特徵是針對比例閥位置伺服驅動採用基於PID和滑模變結構算法的混合控制方法，即系統穩態時使用PID控制器器提高比例閥伺服系統的位置指令控制精度，在系統指令變化劇烈，擾動較大時使用滑模變結構非線性控制器提高系統的指令響應及擾動抑制能力，同時採用遞推最小二乘算法對系統進行在線辨識，更新系統參數並實時進行PID和滑模變結構控制器設計。本發明具有響應速度快，穩態精度高，魯棒性強，能夠有效補償比例閥中的非線性環節等優點，可用於提高比例閥的驅動精度。
【專利說明】—種基於混合控制的電液比例閥位置伺服驅動方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種電液比例閥位置伺服驅動方法。
【背景技術】
[0002]電液比例閥位置伺服驅動系統是一種採用電液比例閥作為執行器的電液比例位置伺服控制系統，和普通電液伺服控制系統相比，具有價格低廉、節能、抗油汙染能力強、工作可靠、維護方便，功率密度大等特點，十分適合工業領域，在自動化液壓設備中得到了廣泛的應用。但是，電液比例閥位置伺服驅動系統採用比例閥作為執行元件，和伺服閥相比，比例閥的頻寬較低，而且具有中位死區這一非線性環節，另外液壓系統的參數由於溫度等原因會發生一定漂移，這些因素都會大大影響電液比例閥位置伺服驅動系統的控制精度，甚至會影響系統穩定性，導致控制系統失穩。因此有必要對於比例閥的非線性環節和參數漂移在控制器中進行補償或者有效控制。
[0003]基於PID算法的控制器是目前工業領域中應用最為廣泛的控制器，它由比例單元、積分單元和微分單元組成，簡單易懂，不需要精確的系統模型，調試方便，因此在電液比例閥位置伺服驅動系統中得到了普遍的應用，可以通過位置傳感器反饋信息進行位置伺服系統的閉環控制。但是，對於比例閥的中位死區這一非線性環節，PID控制器只能進行簡單的補償，控制精度無法得到保證，而對於系統參數由於溫度壓力等因素導致的漂移，傳統的PID控制器參數固定，而且無法進行參數補償，系統的控制精度和穩定裕度均無法得到保證。因此傳統採用PID控制器的電液比例閥位置伺服系統和電液伺服位置驅動系統相比，控制精度差，系統帶寬低。這主要是由於兩個原因:一是比例閥具有中位死區，本質上是非線性系統，而PID控制器是線性控制器，對於非線性系統很難達到較高的控制精度；二是控制系統在運行過程中，系統模型參數由於溫度壓力等原因會發生一定的漂移，PID算法中並沒有有效的措施對這類參數漂移進行修正和補償，如果參數漂移過大，而控制器沒有進行對應的參數調整，將會導致系統控制精度降低，甚至出現不穩定。

【發明內容】

[0004]本發明是為了提高位置伺服場合的電液比例閥的控制精度和響應速度，從而提供一種基於混合控制的電液比例閥位置伺服驅動方法。
[0005]一種基於混合控制的電液比例閥位置伺服驅動方法，它由以下步驟實現:
[0006]步驟一、根據電液比例閥中比例電磁鐵的先驗知識建立電液比例閥的初始模型，所述電液比例閥傳遞函數近似為:
[0007]
【權利要求】
1.一種基於混合控制的電液比例閥位置伺服驅動方法，其特徵是:它由以下步驟實現: 步驟一、根據電液比例閥中比例電磁鐵的先驗知識建立電液比例閥的初始模型，所述電液比例閥傳遞函數近似為:
2.根據權利要求1所述的一種基於混合控制的電液比例閥位置伺服驅動方法，其特徵在於步驟三中構建的位置環PID控制器為:
Upid(S) = Gpid(S)E(S)

3.根據權利要求2所述的一種基於混合控制的電液比例閥位置伺服驅動方法，其特徵在於步驟三中構建的滑模變結構控制器的具體方法為: 首先，將系統傳遞函數:
4.根據權利要求3所述的一種基於混合控制的電液比例閥位置伺服驅動方法，其特徵在於步驟四中所述步驟三構建的位置環PID控制器和滑模變結構控制器的混合控制系統，對電液比例閥進行位置伺服驅動的過程中，根據切換函數σ (s):
5.根據權利要求4所述的一種基於混合控制的電液比例閥位置伺服驅動方法，其特徵在於控制器的比例系統在運行混合控制算法的同時，採用最小二乘算法對控制器的比例系統進行參數辨識，估計出控制器的比例系統未知環節參數，進行PID和滑模變結構控制算法的實時校正。
6.根據權利要求5所述的一種基於混合控制的電液比例閥位置伺服驅動方法，其特徵在於進行PID和滑模變結構控制算法的實時校正的原則是: 當辨識結果與初始參數相差超過20 %，則更新模型參數，重複步驟三，進行PID和滑模調節器的重新設計，完成控制器參數的自動更新。
【文檔編號】G05B11/42GK103995463SQ201410239125
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年5月30日 優先權日:2014年5月30日
【發明者】孫敬頲, 毛琨 申請人:北京敬科海工科技有限公司