電液伺服力控系統(tǒng)的魯棒迭代學(xué)習(xí)控制方法研究.pdf

1、本文的工作是將迭代學(xué)習(xí)控制理論引入電液伺服力控系統(tǒng)，從而改善其控制性能。所提出的控制方法不僅拓寬了控制理論應(yīng)用的研究范圍，而且具有一定的實際工程意義。
　　 電液伺服力控系統(tǒng)具有輸出功率大，可靠性高，反應(yīng)速度快，操作簡單方便等優(yōu)點(diǎn)，因而廣泛應(yīng)用于各種工程實踐中。特別是應(yīng)用于要求反應(yīng)迅速精確的大功率自動控制系統(tǒng)中。本文立足于提高電液伺服力控系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)特性，從而使其滿足多方面的應(yīng)用需求，具有更良好的工業(yè)應(yīng)用前景。
　　

2、電液伺服力控系統(tǒng)是一種參數(shù)時變、較多非線性因素、參數(shù)和結(jié)構(gòu)具有不確定性、高階、強(qiáng)耦合且經(jīng)常存在干擾等特性的系統(tǒng)，這些特性使得常規(guī)控制方法較難實現(xiàn)對電液伺服系統(tǒng)的高精度控制。近年來，多種智能控制理論方法與魯棒控制理論方法被用于該系統(tǒng)，為解決具有上述特性的電液伺服系統(tǒng)的建模和控制問題提供了有效的途徑。但大多都是針對將電液力伺服系統(tǒng)簡化為線性、低階系統(tǒng)予以研究，目前電液力控系統(tǒng)對控制系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)特性、跟蹤的精度、系統(tǒng)魯棒性及穩(wěn)定性的要求愈來

3、愈高，系統(tǒng)的控制需求促使人們不斷尋求針對性較強(qiáng)、控制性能較好的控制方法。
　　 迭代學(xué)習(xí)控制能實現(xiàn)在被控系統(tǒng)有限時間區(qū)間上的完全跟蹤任務(wù)。它尤其適用于具有重復(fù)運(yùn)行性質(zhì)的被控對象，利用對象過去運(yùn)行的信息，通過數(shù)次迭代修正控制信號，實現(xiàn)零誤差。迭代學(xué)習(xí)控制算法簡單、易于微機(jī)實現(xiàn)、跟蹤精確，對解決一些實際問題有相當(dāng)?shù)膬?yōu)點(diǎn)。將迭代學(xué)習(xí)控制用于電液伺服力控制系統(tǒng)解決系統(tǒng)非線性、高階等對控制特性的影響具有很好的效果，但單純的迭代學(xué)習(xí)控制也存

4、在學(xué)習(xí)律參數(shù)選擇比較盲目和算法抗干擾技術(shù)有待提高等問題。為此考慮結(jié)合諸如自適應(yīng)控制、變結(jié)構(gòu)控制等魯棒控制，利用這些算法魯棒整定系統(tǒng)的能力，盡量避免學(xué)習(xí)律參數(shù)選擇的盲目性，在開閉環(huán)迭代學(xué)習(xí)控制結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上綜合采用具有反饋與前饋?zhàn)饔玫沫h(huán)節(jié)，以及引入H∞理論，旨在進(jìn)行魯棒迭代學(xué)習(xí)控制律的設(shè)計，力求給出同時兼顧收斂速度和跟蹤性能的方法，針對所提出的一系列迭代學(xué)習(xí)算法，進(jìn)行理論分析和仿真試驗，使每種迭代學(xué)習(xí)算法的有效性都得到驗證。目的是拓寬迭代學(xué)

5、習(xí)控制的應(yīng)用范圍，加強(qiáng)迭代學(xué)習(xí)控制的實用性。
　　 本文的主要工作有：
　　 1、綜述了電液伺服力控制系統(tǒng)的特點(diǎn)和控制要求、控制策略以及應(yīng)用等方面的研究現(xiàn)狀，簡要介紹了迭代學(xué)習(xí)基本概念、原理、算法結(jié)構(gòu)、研究內(nèi)容以及應(yīng)用成果，總結(jié)了提高算法的收斂速度和跟蹤精度的迭代學(xué)習(xí)控制技術(shù)，闡述了本課題的相關(guān)研究背景及意義，提出主要研究工作。
　　 2、研究建立電液伺服力控制系統(tǒng)模型的方法。模型研究為分析系統(tǒng)本質(zhì)特性和提出合理

6、的校正策略提供理論基礎(chǔ)。分析了電液伺服閥的非線性因素，建立了電液伺服力控系統(tǒng)幾種傳遞函數(shù)模型，在此基礎(chǔ)上推導(dǎo)出基于力變量的系統(tǒng)狀態(tài)空間模型，奠定了理論分析的基礎(chǔ)，最后進(jìn)一步建立了電液伺服力控系統(tǒng)的混合仿真模型，使數(shù)字控制器模型與系統(tǒng)的物理模型相結(jié)合，這種仿真與建模方法有效地模擬了工程實際。
　　 3、研究了智能魯棒迭代學(xué)習(xí)控制策略，針對系統(tǒng)高階、初始狀態(tài)偏移和不確定的未建模動態(tài)以及緩慢變化，單純學(xué)習(xí)律參數(shù)選擇比較盲目問題，在開閉

7、環(huán)迭代學(xué)習(xí)控制算法基礎(chǔ)上結(jié)合自適應(yīng)控制綜合采用同時具有反饋與前饋?zhàn)饔玫沫h(huán)節(jié)，針對系統(tǒng)的各種干擾、不確定特性、期望軌跡變化的影響，單純迭代學(xué)習(xí)算法抗干擾能力不強(qiáng)的缺陷，結(jié)合滑模變結(jié)構(gòu)控制，并采用H∞理論，設(shè)計魯棒迭代學(xué)習(xí)控制律，力求使控制過程更快地收斂于期望值。收斂速度和跟蹤性能這兩個問題的解決將會推進(jìn)迭代學(xué)習(xí)真正成為實用的控制技術(shù)。
　　 4、進(jìn)行了閥控對稱缸電液驅(qū)動力伺服系統(tǒng)控制方法研究，分析了電液驅(qū)動力伺服系統(tǒng)特性，針對系統(tǒng)

8、模型知之甚少，尤其許多系統(tǒng)參數(shù)未知，采用具有前饋與反饋?zhàn)饔玫拈_閉環(huán)綜合迭代學(xué)習(xí)自適應(yīng)控制策略，根據(jù)理論分析給出收斂條件，設(shè)計結(jié)構(gòu)合理的控制器。重點(diǎn)解決高階特性、初始狀態(tài)偏移、未建模動態(tài)、油源壓力變化、油溫變化等未知信息給迭代學(xué)習(xí)控制用于電液伺服驅(qū)動力系統(tǒng)控制所產(chǎn)生的學(xué)習(xí)參數(shù)選擇比較盲目的問題。仿真結(jié)果表明所提控制策略跟蹤性能良好的前提下，迭代學(xué)習(xí)參數(shù)選擇趨于合理，學(xué)習(xí)速度有較大提高。
　　 5、對電液伺服被動力系統(tǒng)控制策略進(jìn)行研

9、究。分析閥控非對稱缸電液伺服被動力系統(tǒng)特性，針對系統(tǒng)內(nèi)部位置干擾和負(fù)載變化產(chǎn)生多余力、期望隨時間變化等問題，以及系統(tǒng)運(yùn)動加載時不但有位置控制干擾，還有摩擦力產(chǎn)生外部干擾的問題，采用所提出的基于H∞理論的迭代學(xué)習(xí)變結(jié)構(gòu)控制方法，重點(diǎn)研究進(jìn)一步提高迭代學(xué)習(xí)控制抗干擾能力的問題，以增強(qiáng)其魯棒性，并設(shè)計結(jié)構(gòu)合理的控制器，分析給出收斂條件。仿真結(jié)果表明該控制策略不但保持傳統(tǒng)迭代學(xué)習(xí)高精度跟蹤的特性，魯棒性得到了提高，使收斂條件得以放寬。