北京航空航天大學;北京航空航天大學寧波創新研究院劉曉超獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉北京航空航天大學;北京航空航天大學寧波創新研究院申請的專利帶慣量補償的自適應魯棒控制方法及裝置獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN114690640B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-09-23發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202210348660.3,技術領域涉及:G05B13/04;該發明授權帶慣量補償的自適應魯棒控制方法及裝置是由劉曉超;劉曉婷;陳興華;王振宇;邱鐘毅;齊鵬遠;尚耀星;焦宗夏設計研發完成,并于2022-04-01向國家知識產權局提交的專利申請。
本帶慣量補償的自適應魯棒控制方法及裝置在說明書摘要公布了:本公開提供了一種帶慣量補償的自適應魯棒控制方法,適用于電液飛行仿真轉臺,所述電液飛行仿真轉臺包括外框、與外框連接的外框液壓馬達以及與外框連接的中框;所述方法包括:建立閥控液壓馬達伺服系統的非線性模型,所述非線性模型能夠表征外框的慣量隨中框轉角變化的情況;其中,所述閥控液壓馬達伺服系統包括外框,以及與外框連接的外框液壓馬達;基于所述非線性模型,建立所述閥控液壓馬達伺服系統的控制方程。本公開提供了的帶慣量補償的自適應魯棒控制方法及裝置,能夠提高電液飛行仿真轉臺外框跟蹤精度。
本發明授權帶慣量補償的自適應魯棒控制方法及裝置在權利要求書中公布了:1.一種帶慣量補償的自適應魯棒控制方法,其特征在于,適用于電液飛行仿真轉臺,所述電液飛行仿真轉臺包括外框、與外框連接的外框液壓馬達以及與外框連接的中框;所述方法包括: 建立閥控液壓馬達伺服系統的非線性模型,所述非線性模型能夠表征外框的慣量隨中框轉角變化的情況;其中,所述閥控液壓馬達伺服系統包括外框,以及與外框連接的外框液壓馬達; 基于所述非線性模型,建立所述閥控液壓馬達伺服系統的控制方程; 所述非線性模型為 其中,J為外框、中框、內框和負載的慣量之和; D為液壓馬達有效作用容積,m3; θm為外框旋轉角位移; 為外框旋轉角速度; 為外框旋轉角加速度; B為總粘性負載系數,N·mrads; Af為可建模的庫侖摩擦幅值; Sf為連續的近似庫侖摩擦形狀函數; fe表示系統的外干擾和未建模的動態; P1為液壓馬達第一容腔的壓力,Pa; P2為液壓馬達第二容腔的壓力,Pa; 為液壓馬達第一容腔壓力的導數; 為液壓馬達第二容腔壓力的導數; q1t和q2t為未建模誤差; Q1為從閥口進入液壓馬達第一容腔的流量,m3s; Q2為液壓馬達第二容腔流向閥口的流量,m3s; βe1,βe2分別為液壓馬達第一容腔和第二容腔的液壓油體積模量,所述液壓油體積模量包含了腔壁、管壁彈性變形的效應,Nm2; V1為與液壓馬達第一容腔連通的密閉容腔的容積,m3, V2為與液壓馬達第二容腔連通的密閉容腔的容積,m3, V01為液壓馬達第一容腔連通的密閉容腔的初始容積; V02為液壓馬達第二容腔連通的密閉容腔的初始容積; V1=V01+Dmθm,V2=V02-Dmθm; Ct為液壓馬達內部泄漏系數,m3s·Pa; PL=P1-P2,為負載壓力; 所述基于所述非線性模型,建立所述閥控液壓馬達伺服系統的控制方程,包括: 定義系統狀態變量為: 系統狀態方程為: 其中,為外框旋轉角位移的導數,即旋轉角速度; 為外框旋轉角速度的導數,即旋轉角加速度; 為負載壓力的導數; qt為未建模誤差; |fet|≤δ1,|qt|≤δ2,其中,δ1和δ2是已知的正常數; Ps為安全閥定壓,為常值; Pr為系統回油壓力; 定義不確定參數集: θ=[θ1,θ2,θ3,θ4,θ5]T θ1=B,θ2=Af,θ3=βekt,θ4=βeD,θ5=βeCt 其中,為θ的估計量; 為未知參數θ的估計誤差, kt為總流量增益; 定義的參數集滿足 其中,θmin=[θ1min,θ2min,…,θ5m]T; θmax=[θ1max,θ2max,…,θ5max]T且已知; 定義誤差: z1=x1-x1d z3=x3-α2 誤差動態為: 基于反推設計過程,虛擬控制律α2和非線性自適應魯棒控制器u設計 α2s=α2s1+α2s2 α2s1=-k2z2 us=us1+us2 us1=-k3z3 ψ2和ψ3為光滑函數且滿足以下條件 其中,θM=θmax-θmin; 虛擬控制律α2和實際控制輸入u代入誤差動力學方程,得到 其中, x1d為期望的運動軌跡; z1為輸出跟蹤誤差; k1為正反饋增益; k2和k3為正非線性增益; ε2,ε3為正常數; α1為狀態x2的虛擬控制律; z2為實際狀態x2和虛擬控制α1之間的差異; α2為狀態x3的虛擬控制律; z3為實際狀態x3和虛擬控制α2之間的差異; 為z1的導數; 為z2的導數; 為z3的導數; 為α1的導數; 為α2的導數; u為控制輸入; ks2和ks3為正非線性增益。
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