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液压位置伺服系统滑模自抗扰控制器设计
资讯类型:技术资料 加入时间:2009年7月13日9:53
 
液压位置伺服系统滑模自抗扰控制器设计
   韩永成,方一鸣,李 强,赵琳琳
   (燕山大学电气工程学院,河北秦皇岛066004)
   摘   要:主要研究了驱动连铸结晶器的液压伺服系统的精确位置跟踪控制问题。由于液压伺服系统的某些内部参数是时变且不可测的,同时外部负载力也随时间变化使得系统动态模型不精确,从而影响了系统的控制效果。针对这一问题,提出了一种基于滑模控制的自抗干扰控制器的设计方法,利用扩张状态观测器把系统内部参数和外部负载力的不确定性观测出来,从而有效地抵消了系统的不确定性。根据工程实际中的参数进行仿真研究,其结果表明这种控制方法具有很好的全局鲁棒性,并且提高了位置跟踪的精度。
   关 键 词:自抗扰控制;扩张状态观测器;滑模控制;液压位置伺服系统
   中图分类号:TP 273    文献标识码:A
   1 引 言
   液压伺服系统在工业生产中得到广泛的应用,比如连铸结晶器、冷连轧机、航空航天等。它具有响应速度快、提供的驱动力大等许多优点[1]。但是,也存在着内部参数的变化、外部负载力干扰等,使得系统的控制精度很难达到设计要求。许多学者针对这些问题采用了很多方法设计了很多种类的控制器,如鲁棒控制、自适应控制、滑模控制、智能控制等。最近,一种基于扩张状态观测器和模型结构的自抗扰控制器在文献[2~4]被提出来。这种控制方法主要包括扩张状态观测器和一个非线性控制器。它不需精确的模型,用扩张状态观测器来观测出系统的状态,并把系统的干扰单独作为一个状态来观测。这种控制方法近年来被很多学者引用,并根据实际系统设计了很多相应的控制器。
   文献[5]把自抗扰技术和自适应遗传算法相结合,较好地解决了机器人多参数难以协调的问题。
   文献[6]针对永磁同步电机的速度控制设计了自抗扰控制器。
   本文结合自抗扰控制和滑模控制的设计方法以实际驱动连铸结晶器的液压伺服系统为背景,设计了滑模自抗扰控制器。仿真结果表明,这种控制器能保证系统全局鲁棒性和位置跟踪的精度。
   2 液压伺服系统模型的建立
   驱动连铸结晶器的液压伺服系统结构,如图1所示。
   
   
   
   图(a)为整体曲线,图(b)为局部放大曲线。以上两种情况下, PID的参数都已经调到最优。通过上面的跟踪曲线可知,无论在参数和负载确定或变化的情况下,从控制精度上,本文设计的滑模自抗干扰控制器都要优于传统的PID控制器。
   6 结 语
   由于常规的液压位置伺服系统至少有两个状态是受内部参数变化和外部负载干扰变化的影响的。为了解决这个问题,本文采用自抗干扰控制器,把系统的所有的不确定性和控制量都转化到一个状态中来表示,并利用扩张状态观测结器把所有的不确定性观测出来,合滑模控制的方法求其控制器。滑模控制的最大优点是一旦系统状态到达滑模面,动
   态系统将对参数的不确定和干扰的变化不再敏感。从仿真结果知该控制方法有很好的全局鲁棒性能和控制精度,为实际工况中存在的系统参数和负载的不确定性提供了一种有效的解决方案。

文章来自:滑模技术交流网
文章作者:信息部
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