阀控单出杆缸电液伺服系统二阶线性自抗扰控制

金坤善，宋建丽，梁 涛，李永堂，仉志强

(1.太原科技大学 金属材料成形理论与技术山西省重点实验室，山西 太原 030024；2.太原科技大学 电子信息工程学院，山西 太原 030024；3.北京信息科技大学 光电工程学院，北京 100192；4.泰安华鲁锻造机械有限公司, 山东 泰安 271000)

引言

阀控单出杆缸电液伺服系统(Electro-hydraulic Servo System, EHSS)具有功率密度大、响应速度快、结构紧凑等优点，在材料成形装备[1]、航空[2-3]、机器人手臂[4]等工业控制领域得到广泛的应用。但液压缸结构的非对称性导致正、负行程的开环增益和动态特性存在明显差异，加剧了EHSS不确定性和非线性。设计一种高性能控制器，使阀控单出杆缸EHSS的运动状态和系统的工程达到所期望的稳定性、快速性、准确性和经济性等指标，成为一项具有挑战性的任务。

如何有效抑制阀控单出杆缸EHSS不确定扰动，是实现其高性能控制的首要问题。针对EHSS存在的不确定性，研究人员提出了基于EHSS精确数学模型的滑模控制[5]、H∞鲁棒控制[6]、定量反馈理论[7]、反馈线性化[8-9]、自适应控制[10-13]、基于扰动观测器控制[14-15]等控制方法，研究成果促进了这一领域的发展。少数研究工作综合考虑了包括液压缸结构非对称性导致的不确定性，文献[6]开发了一种具有积分作用的H∞控制器用于单出杆缸位置控制，但在推导不确定线性化模型时，比例阀流量增益的近似处理，导致液压缸往返运动速度增益差异被忽略；文献[10]设计了基于反步技术的自适应鲁棒控制器，用于单出杆缸活塞位移跟踪控制，该方法融合了自适应控制与鲁棒控制的优点，通过自适应系统不确定性参数，提高了系统跟踪精度，完善了鲁棒控制结构，避免了自适应控制引起的系统不稳定问题，但估计参数过多、应用复杂。……