一種基于混合控制的電液比例閥位置伺服驅(qū)動方法
【專利摘要】一種基于混合控制的電液比例閥位置伺服驅(qū)動方法，涉及一種電液比例閥位置伺服驅(qū)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(yīng)速度。其特征是針對比例閥位置伺服驅(qū)動采用基于PID和滑模變結(jié)構(gòu)算法的混合控制方法，即系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)時(shí)使用PID控制器器提高比例閥伺服系統(tǒng)的位置指令控制精度，在系統(tǒng)指令變化劇烈，擾動較大時(shí)使用滑模變結(jié)構(gòu)非線性控制器提高系統(tǒng)的指令響應(yīng)及擾動抑制能力，同時(shí)采用遞推最小二乘算法對系統(tǒng)進(jìn)行在線辨識，更新系統(tǒng)參數(shù)并實(shí)時(shí)進(jìn)行PID和滑模變結(jié)構(gòu)控制器設(shè)計(jì)。本發(fā)明具有響應(yīng)速度快，穩(wěn)態(tài)精度高，魯棒性強(qiáng)，能夠有效補(bǔ)償比例閥中的非線性環(huán)節(jié)等優(yōu)點(diǎn)，可用于提高比例閥的驅(qū)動精度。
【專利說明】—種基于混合控制的電液比例閥位置伺服驅(qū)動方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電液比例閥位置伺服驅(qū)動方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電液比例閥位置伺服驅(qū)動系統(tǒng)是一種采用電液比例閥作為執(zhí)行器的電液比例位置伺服控制系統(tǒng)，和普通電液伺服控制系統(tǒng)相比，具有價(jià)格低廉、節(jié)能、抗油污染能力強(qiáng)、工作可靠、維護(hù)方便，功率密度大等特點(diǎn)，十分適合工業(yè)領(lǐng)域，在自動化液壓設(shè)備中得到了廣泛的應(yīng)用。但是，電液比例閥位置伺服驅(qū)動系統(tǒng)采用比例閥作為執(zhí)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(qū)這一非線性環(huán)節(jié)，另外液壓系統(tǒng)的參數(shù)由于溫度等原因會發(fā)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(qū)動系統(tǒng)的控制精度，甚至?xí)绊懴到y(tǒng)穩(wěn)定性，導(dǎo)致控制系統(tǒng)失穩(wěn)。因此有必要對于比例閥的非線性環(huán)節(jié)和參數(shù)漂移在控制器中進(jìn)行補(bǔ)償或者有效控制。
[0003]基于PID算法的控制器是目前工業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)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(tǒng)模型，調(diào)試方便，因此在電液比例閥位置伺服驅(qū)動系統(tǒng)中得到了普遍的應(yīng)用，可以通過位置傳感器反饋信息進(jìn)行位置伺服系統(tǒng)的閉環(huán)控制。但是，對于比例閥的中位死區(qū)這一非線性環(huán)節(jié)，PID控制器只能進(jìn)行簡單的補(bǔ)償，控制精度無法得到保證，而對于系統(tǒng)參數(shù)由于溫度壓力等因素導(dǎo)致的漂移，傳統(tǒng)的PID控制器參數(shù)固定，而且無法進(jìn)行參數(shù)補(bǔ)償，系統(tǒng)的控制精度和穩(wěn)定裕度均無法得到保證。因此傳統(tǒng)采用PID控制器的電液比例閥位置伺服系統(tǒng)和電液伺服位置驅(qū)動系統(tǒng)相比，控制精度差，系統(tǒng)帶寬低。這主要是由于兩個原因:一是比例閥具有中位死區(qū)，本質(zhì)上是非線性系統(tǒng)，而PID控制器是線性控制器，對于非線性系統(tǒng)很難達(dá)到較高的控制精度；二是控制系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，系統(tǒng)模型參數(shù)由于溫度壓力等原因會發(fā)生一定的漂移，PID算法中并沒有有效的措施對這類參數(shù)漂移進(jìn)行修正和補(bǔ)償，如果參數(shù)漂移過大，而控制器沒有進(jìn)行對應(yīng)的參數(shù)調(diào)整，將會導(dǎo)致系統(tǒng)控制精度降低，甚至出現(xiàn)不穩(wěn)定。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)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(yīng)速度，從而提供一種基于混合控制的電液比例閥位置伺服驅(qū)動方法。
[0005]一種基于混合控制的電液比例閥位置伺服驅(qū)動方法，它由以下步驟實(shí)現(xiàn):
[0006]步驟一、根據(jù)電液比例閥中比例電磁鐵的先驗(yàn)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(shù)近似為:
[0007]
【權(quán)利要求】
1.一種基于混合控制的電液比例閥位置伺服驅(qū)動方法，其特征是:它由以下步驟實(shí)現(xiàn): 步驟一、根據(jù)電液比例閥中比例電磁鐵的先驗(yàn)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(shù)近似為:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于混合控制的電液比例閥位置伺服驅(qū)動方法，其特征在于步驟三中構(gòu)建的位置環(huán)PID控制器為:
Upid(S) = Gpid(S)E(S)

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于混合控制的電液比例閥位置伺服驅(qū)動方法，其特征在于步驟三中構(gòu)建的滑模變結(jié)構(gòu)控制器的具體方法為: 首先，將系統(tǒng)傳遞函數(shù):
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于混合控制的電液比例閥位置伺服驅(qū)動方法，其特征在于步驟四中所述步驟三構(gòu)建的位置環(huán)PID控制器和滑模變結(jié)構(gòu)控制器的混合控制系統(tǒng)，對電液比例閥進(jìn)行位置伺服驅(qū)動的過程中，根據(jù)切換函數(shù)σ (s):
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于混合控制的電液比例閥位置伺服驅(qū)動方法，其特征在于控制器的比例系統(tǒng)在運(yùn)行混合控制算法的同時(shí)，采用最小二乘算法對控制器的比例系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)辨識，估計(jì)出控制器的比例系統(tǒng)未知環(huán)節(jié)參數(shù)，進(jìn)行PID和滑模變結(jié)構(gòu)控制算法的實(shí)時(shí)校正。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于混合控制的電液比例閥位置伺服驅(qū)動方法，其特征在于進(jìn)行PID和滑模變結(jié)構(gòu)控制算法的實(shí)時(shí)校正的原則是: 當(dāng)辨識結(jié)果與初始參數(shù)相差超過20 %，則更新模型參數(shù)，重復(fù)步驟三，進(jìn)行PID和滑模調(diào)節(jié)器的重新設(shè)計(jì)，完成控制器參數(shù)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(yōu)先權(quán)日:2014年5月30日
【發(fā)明者】孫敬颋, 毛琨 申請人:北京敬科海工科技有限公司