反馈线性化控制一台转动液压传动

反馈线性化控制一台转动液压传动控制工程实践， 15 卷， 12 期， 2007 年 12 月，页 1495 至 1507 页Jaho Seo, Ravinder Venugopal 和 Jean-Pierre Kenn摘要线性反馈技术是用于设计控制器的位移、速度和控制液压往复传动的压差。该控制器，应用了平方根非线性系统的动力学，用于实施实验性测试平台和成果的绩效评估测试。本研究的目的是双重的：第一，以目前的一个统一的方法跟踪控制的位移，速度和压差;第二，通过实验解决问题的系统是否可以以足够的精确度模仿，从而有效地取消了非线性在实际体系中的应用。 关键词：非线性控制; 反馈线性化 ;液压作动器;实时系统1 导言电液伺服液压系统（ ehss ）广泛应用于各个行业，涉及到液压冲压、注塑成型机和航天飞行控制致动器。电液伺服液压系统作为非常有效的动力驱动系统，拥有高功率/ 质量比，反应快，高刚度，高承载能力等优点。最大限度地利用液压系统，并满足日益严格的性能要求，鲁棒跟踪精度高和快的响应速度是高性能伺服控制器所需要的。但是，传统的线性控制器（ Anderson， 1988 年和Merritt ， 1967 年 ）的局限性在于非线性动力学在电液伺服液压系统中的应用，具体地说，一个平方根关系压差驱动流的液压流体和流速。这些限制已在文献上都有记载了，见 Ghazy（ 2001 ） ，Sun and Chiu（ 1999 ） ，例如: 若干做法已被提出，以解决这方面的不足，包括使用变结构控制（Ghazy ， 2001 年; Mihajlov, Nikolic, & Antic ， 2002 年） ，回步（Jovanovic， 2002 年; kaddissi 等人， 2005 年和 kaddissi等人， 2007 年; ursu Popescu, 2002 年）和反馈线性（ Chiriboga et al.， 1995 年和Jovanovic， 2002 年 ） 。变结构控制在其基本形式是容易的抖振（ guglielmino Edge， 2004 年）因为控制算法是基于转换的;但是，提出了一些方案来解决这一问题（ ghazy ， 2001 年 ， guglielmino and Edge， 2004 and Mihajlov et al.， 2002 年 ） 。回步这种技术，是基于 Lyapunov 理论，并保证渐近跟踪（ Jovanovic, 2002， ， kaddissi 等人， 2005 年 ， Kaddissi et al.， 2007 年和 Ursu and Popescu, 2002） ，但是，寻找一种适当应用函数的技术具有挑战性。使用这种方法的控制器具有典型的复杂性而且校正控制参数瞬态响应也不直观。其他的 Lyapunov 为基础的技术解决了系统的非线性如摩擦，但也容易产生同样的缺点（ Liu & Alleyne, 1999年） 。反馈线性化，实现了非线性系统转化为一个等价的线性系统有效地抵消闭环系统中的非线性计算，并提出了一种解决非线性系统的方法，同时也允许使用动力线性控制设计技术来研究瞬态响应要求和舵机的局限性。使用反馈线性控制电液伺服液压系统已被描述在 Chiriboga et al. (1995) and Jovanovic (2002) 、Brcker and Lemmen ( 2001 ）的书里，为跟踪控制的液压柔性机器人而进行的抗扰被认为是利用解耦技术类似的反馈线性化方法提出了此处。但是，这种方法需要测量干扰势力及其衍变的时间，在实际应用中这是不太可能的。与上述提到的都是以全状态反馈为基础的做法相比，Sun and Chiu（ 1999 ）提出了设计一个基于观测器的算法，专门为部队控制的一个电液伺服液压系统。一个采用迭代的方法设计的自适应控制器来更新控制参数并解决由于较小厂房和扰动知识造成的摩擦影响在这里被提出 Tar, Rudas, Szeghegyi, and Kozlowski (2005)模型的基础上，在 Brcker and Lemmen (2001) 描述了。 大部分的文献就此有着相仿的记录，与实际的试验结果 Liu and Alleyne (1999), Niksefat and Sepehri (1999), Sugiyama and Uchida (2004) 表现出的明显的例外 。本研究的重点是介绍一种全面的控制器设计方法，也就是涵盖位移、速度和压差控制的设计，它提出非线性在电液伺服液压系统中的弊端并探讨像瞬态响应和实时实现这样的实际性问题。因此，文中重要的部分是关于实验方面的研究。此外，这篇文章可以作为一个明确的指导，帮助其制定和实施反馈线性化控制器在电液伺服液压系统中的应用。 本文的组织结构如下：第 2 节提出了旋转液压传动是用来作为实验测试平台。在这一节中，该系统的数学建模，还审查和审定了实验数据。第 3 节描述设计 PID 控制器通过模仿和实验结果对反馈线性控制器的基线业绩进行考核;第 4 节描述了设计和实施反馈线性控制器，结束语提供在第 5 节。 2 建模系统说明这项研究的电液伺服系统是一种旋转液压传动技术在 LITP（实验室Intgration 万德科技生产）的大学学院魁北克比涅技术高等学校（TS ） 。此设立是通用，并允许简单的延伸结果应用于其他电动液压系统，例如双作用气缸。 谈到部分函数功能图，如图 1 ，直流电动机驱动泵，泵提供了石油在恒定的应压力下，从油箱到系统的每个部分。石油是用于运转该液压致动器并通过大气压力经由伺服阀回到油箱。一个蓄能器和一个减压阀是通过泵的输出量来维持一个稳定的供应压力。电液伺服系统包括两穆格系列 73 伺服阀来控制运动的旋转致动器和系统负载转矩。这些伺服阀操作，由欧泊-逆转录实时数字控制系统产生的电压信号所驱动。图。 1 。功能图的电液控制系统致动器和负载都和液压马达相连，由一个共同的轴、一个伺服阀调节动器流体流量和调节其他流量负载。动运行在一个封闭的回路，而负荷运行在开环中，与负载转矩成正比并控制伺服阀电压负荷，尽管动器和负载在此项研究中是一种旋转驱动器，同样的设立可用于直线驱动器和负载，因此，它们派代表作为通用组件图。 1 。测试包括 3 个传感器，两个努肖克系列 200 个压力传感器，以 0-10 V 输出相应的一定范围内的 20.7 兆帕斯卡（ 3000 PSI ），可以测量这两个商会旋转驱动的压力，而且是一个测速仪测量角速度的驱动器。为了减少传感器的个数（一种常见商业应用程序） ，用于进行数控整合角速度测量的角位移得到应用。 图 2 显示该套系统的布局和蛋白石逆转录实验室数字化控制系统。图 2 布局 litp 试验台。 该逆转录实验室系统包括一个实时目标和 PC 主机。实时目标按照了一个专门的商业实时操作系统（ QNX 的） ，采用模拟到数字（模拟 /数字）转换板来读取传感器信号来产生输出电压信号，伺服阀采用数字至模拟（ D /I）转换显示板。主机 PC ，是用来产生代码，利用 Matlab / Simulink 和蛋白石逆转录的逆转录实验室软件，并监测系统。控制参数，还可以调整来自 RT-LAB的 on-the-fly。 3 结论这项研究的目标是探讨非线性动力学的轮训液压传动技术，研究这些如何动态产生 PID 控制器性能的局限性，以及设计和使用适合于位移、速度和压力控制的伺服控制器。反馈线性理论被引入作为一种非线性控制技术，在这项研究中实现这一目标，而且设计使用这种方法的控制器在实验测试中恶道了很好的利用。 从这些测试中可