液壓機(jī)非線性控制方法的若干問題研究.pdf

1、液壓機(jī)非線性控制方法的若干問題研究液壓機(jī)非線性控制方法的若干問題研究ResearchonRelevantProblemsofNonlinearControlMethodaboutHydraulicPress一級(jí)學(xué)科：控制科學(xué)與工程學(xué)科專業(yè)：控制理論與控制工程研究生：賈超指導(dǎo)教師：吳愛國(guó)教授天津大學(xué)電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院二零一二年九月I摘要基于非線性模型的液壓機(jī)高精度控制一直是該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)和難點(diǎn)，這主要是因?yàn)樵擃I(lǐng)域尚存在一些關(guān)鍵問題至今

2、仍未得到較好解決，而與之相關(guān)的高效非線性控制策略研究亦有待完善和深入。為此，本文圍繞液壓機(jī)非線性控制方法的若干問題，開展了以下幾方面的研究工作：1.針對(duì)目前主流非線性控制方法仍然存在控制策略推導(dǎo)復(fù)雜、參數(shù)引入過多、對(duì)象特點(diǎn)針對(duì)性不強(qiáng)等問題，本文提出了基于Lyapunov直接法的控制器設(shè)計(jì)方法，為一類電液伺服系統(tǒng)找到了相應(yīng)的Lyapunov函數(shù)，并給出了確定相關(guān)參數(shù)的具體方法，所設(shè)計(jì)的控制律保證了系統(tǒng)的收斂及穩(wěn)定性，為該領(lǐng)域的控制方法研究

3、提供了新的設(shè)計(jì)思路；2.針對(duì)單缸液壓機(jī)系統(tǒng)存在的較強(qiáng)負(fù)載擾動(dòng)及參數(shù)不確定性等問題，本文為一類具有非正則高階模型的單缸液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)了基于已知干擾上確界的滑模自適應(yīng)控制器，在保證滑模面可達(dá)的條件下，給出了增益及不確定參數(shù)的具體設(shè)計(jì)方法，使系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)高精度跟蹤的同時(shí)，獲得了較強(qiáng)的魯棒性；3.通過對(duì)多缸液壓機(jī)的組成及原理分析，給出了多缸液壓機(jī)數(shù)學(xué)模型的一般描述，構(gòu)建了統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)模型，為各類多缸液壓機(jī)模型的進(jìn)一步建立奠定了基礎(chǔ)，并以五缸及四缸系統(tǒng)為

4、例，給出了其具體建模過程；4.鑒于多缸液壓機(jī)的過驅(qū)動(dòng)問題研究至今仍為空白，本文深入探討多缸液壓機(jī)的冗余控制方法，提出了采用控制分配理論解決多缸液壓機(jī)出力分配問題的控制策略，并形成了以控制分配為紐帶的多級(jí)控制器設(shè)計(jì)思路，解決了多點(diǎn)調(diào)平問題；在此基礎(chǔ)上，探索了基于動(dòng)態(tài)控制分配策略的控制器設(shè)計(jì)方法，仿真實(shí)驗(yàn)證明各個(gè)液壓缸得到了變化更為平緩的出力分配結(jié)果，改善了因負(fù)載力跳變等因素引起的液壓缸沖擊問題。5.探討了多缸液壓機(jī)的容錯(cuò)控制問題，提出通過

5、考慮故障信息的容錯(cuò)控制分配方法，充分調(diào)動(dòng)非故障狀態(tài)執(zhí)行器輸出能力，以解決系統(tǒng)出現(xiàn)的局部故障問題，使得系統(tǒng)的原有性能得到完好的保持。綜合以上研究成果，本文針對(duì)液壓機(jī)非線性控制的若干問題，提出了一系列新型控制器設(shè)計(jì)策略，改善了傳統(tǒng)控制器設(shè)計(jì)存在的缺陷，解決了液壓機(jī)的出力分配、多點(diǎn)調(diào)平及容錯(cuò)控制等問題，為實(shí)現(xiàn)液壓機(jī)的高性能控制提供了理論依據(jù)，推進(jìn)了液壓機(jī)非線性控制方法的進(jìn)一步研究與發(fā)展。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：液壓機(jī)；非線性控制；Lyapunov直接