电液伺服系统的积分滑模自适应控制_

电液伺服系统的积分滑模自适应控制
   管成朱善安
   (浙江大学电气工程学院杭州310027
   摘要针对一类参数不确定的非线性系统，提出了一种积分滑模自适应控制策略。在滑模控制中引入积分控制项，消除了传统滑模变结构控制需要被跟踪信号导数已知的假设，同时墓于Lyapunov方法引入参数自适应律，使系统具有优良的抗千扰特点。本文采用该控制方法，对电液伺服系统的液压缸位置进行跟踪控制。仿真结果显示，该方法具有较强的鲁棒性及良好的跟踪性。
   关键词:非线性系统电液伺服系统积分滑模控制自适应控制
   中图分类号:TP271
   1引言
   在电液伺服控制系统中，使用最多的是常规PID控制，PID控制器的参数调节是基于线性控制理论的，但是液压系统实际上是一非线性系统，其参数是不确定的，因此当系统精度等控制性能要求较高时，PID控制就难以满足要求。为此近来一些学者在液压系统的控制中，采用了滑模变结构控制方法[l，21。该控制方法不仅能适用于非线性系统，而且具有较强的抗干扰能力，控制性能不受系统参数变化的影响。然而该控制策略需要假设被跟踪信号及其一阶和高阶导数己知;并且对于不确定的系统参数，要求这些参数的界己知。因此当系统期望输出信号的导数不存在时，采用滑模变结构控制就会比较困难。并且液压系统参数的界是很难精确获得的，这样设计出来的控制器就会比较保守。另外由于控制器中含有非连续函数，从而造成系统的抖振，以致影响系统的控制性能。
   为了克服这些问题，本文提出了一种积分滑模自适应控制策略(I一SMAC)。在传统的滑模控制中引入积分控制，这样就只需知道被跟踪信号即可，消除了传统滑模变结构控制中，被跟踪信号的一阶及高阶导数均需已知的假设。本文同时引入自适应控制，自适应控制的特点正是不需知道参数的界，它利用自适应律对系统参数进行在线辨识，并以此来实时调节控制器的参数，使控制系统对参数的变化具有抗干扰能力，且自适应律是连续的，从而也减弱了系统的抖振现象。我们把这种控制方法应用到液压系统的位置跟踪控制中，并与HD控制方法进行了比较，仿真结果显示，采用积分滑模自适应控制与采用PID控制方法相比，系统具有更好的控制性能及更强的抗干扰性。
   2  积分滑模自适应控制LSMAC
   考虑如下具有标准形式的n阶非线性参数不确定系统

   从上式可以看出，这种控制方法不仅需要知道系统期望输出的1到n阶导数，还需要知道不确定参数与外部干扰的界。因此当跟踪随机信号或期望输出信号的1到n阶导数中有一个不存在时，该控制器将不能有效地对系统进行跟踪控制。由于在实际系统中，不确定参数的界是很难精确知道的，这样M、D的值就要取得足够大，以满足控制器的要求。因此设计出来的控制器就比较保守，并且由于M、D的值较大，还会引起系统较大的抖振，从而影响系统的性能:另外若系统参数刀也不确定时，还会增大控制器的复杂性。为此，本文结合积分滑模控制与自适应控制，提出了一种积分滑模自适应控制策略。
   2.2  积分滑模控制
   为了消除控制器中被跟踪信号的各阶导数项，在切换函数中引入跟踪误差的积分项l4]，井用各状态变量代替各误差项，这样切换函数可设计为

   从图4可以看出，积分滑模自适应控制的输入控制量只在误差较大时的控制器参数调整阶段有一些波动，其余时刻都是光滑的，所以采用积分滑模自适应控制，大大减弱了传统滑模变结构控制中的系统持续抖振现象。因此该控制器同样具有较强的实用价值。
   5  结论
   针对一类参数不确定高阶非线性系统的跟踪控制问题，本文将积分滑模控制与自适应控制相结合，提出了一种积分滑模自适应控制策略。利用积分滑模控制消除了传统滑模变结构控制所需的被跟踪信号一阶及高阶导数己知的假设;利用自适应控制克服了参数变化对控制系统性能的影响。本文把这种积分滑模自适应控制方法应用于液压系统的位置跟踪控制，仿真结果显示，该控制方法具有良好的控制性能及较强的鲁棒特性，同时大大减弱了传统滑模变结构控制中的系统持续抖振现象。

文章来自：滑模机械网

文章作者：信息一部

『新闻推荐』

『关闭窗口』

网站建设 | 广告刊登 | 汇款说明 E-mail: admin@chinasfm.com 技术支持:简双工作室
电话：0371-69131532 传真：0371-63942657-8001
版权说明：本站部分文章来自互联网，如有侵权，请与信息处联系