带惯量补偿的自适应鲁棒控制方法及装置

技术特征：
1.一种带惯量补偿的自适应鲁棒控制方法，其特征在于，适用于电液飞行仿真转台，所述电液飞行仿真转台包括外框、与外框连接的外框液压马达以及与外框连接的中框；所述方法包括：建立阀控液压马达伺服系统的非线性模型，所述非线性模型能够表征外框的惯量随中框转角变化的情况；其中，所述阀控液压马达伺服系统包括外框，以及与外框连接的外框液压马达；基于所述非线性模型，建立所述阀控液压马达伺服系统的控制方程。2.根据权利要求1所述的带惯量补偿的自适应鲁棒控制方法，其特征在于，所述非线性模型为模型为模型为其中，j为外框、中框、内框和负载的惯量之和；d为液压马达有效作用容积，m3；θ
m
为外框旋转角位移；为外框旋转角速度；为外框旋转角加速度；b为总粘性负载系数，n
·
m/(rad/s)；a
f
为可建模的库仑摩擦幅值；s
f
为连续的近似库仑摩擦形状函数；f
e
表示系统的外干扰和未建模的动态；p1为液压马达第一容腔的压力，pa；p2为液压马达第二容腔的压力，pa；为液压马达第一容腔压力的导数；为液压马达第二容腔压力的导数；q1(t)和q2(t)为未建模误差；q1为从阀口进入液压马达第一容腔的流量，m3/s；q2为液压马达第二容腔流向阀口的流量，m3/s；β
e1
，β
e2
分别为液压马达第一容腔和第二容腔的液压油体积模量，所述液压油体积模量包含了腔壁、管壁弹性变形的效应，n/m2；v1为与液压马达第一容腔连通的密闭容腔的容积，m3，v2为与液压马达第二容腔连通的密闭容腔的容积，m3，v
01
为液压马达第一容腔连通的密闭容腔的初始容积；v
02
为液压马达第二容腔连通的密闭容腔的初始容积；v1＝v
01
d
m
θ
m
，v2＝v
02-d
m
θ
m
；
c
t
为液压马达内部泄漏系数，m3/(s
·
pa)；p
l
＝p
1-p2，为负载压力。3.根据权利要求2所述的带惯量补偿的自适应鲁棒控制方法，其特征在于，所述基于所述非线性模型，建立所述阀控液压马达伺服系统的控制方程，包括：定义系统状态变量为：系统状态方程为：系统状态方程为：其中，为外框旋转角位移的导数，即旋转角速度；为外框旋转角速度的导数，即旋转角加速度；为负载压力的导数；q(t)为未建模误差；|fe(t)|≤δ1，|q(t)|≤δ2，其中，δ1和δ2是已知的正常数；|fe(t)|≤δ1，|q(t)|≤δ2，其中，δ1和δ2是已知的正常数；|fe(t)|≤δ1，|q(t)|≤δ2，其中，δ1和δ2是已知的正常数；p
s
为安全阀定压，为常值；p
r
为系统回油压力；定义不确定参数集：θ＝[θ1，θ2，θ3，θ4，θ5]
t
θ1＝b，θ2＝a
f
，θ3＝β
e
k
t
，θ4＝β
e
d，θ5＝β
e
c
t
其中，为θ的估计量；为未知参数θ的估计误差，k
t
为总流量增益；定义的参数集满足其中，θ
min
＝[θ
1min
，θ
2min
，...，θ
5min
]
t
；θ
max
＝[θ
1max
，θ
2max
，...，θ
5max
]
t
且已知；定义误差：
z1＝x
1-x
1d
z3＝x
3-α2误差动态为：误差动态为：基于反推设计过程，虚拟控制律α2和非线性自适应鲁棒控制器u设计为：和非线性自适应鲁棒控制器u设计为：α
2s
＝α
2s1
α
2s2
α
2s1
＝-k2z
222
u
s
＝u
s1
u
s2
u
s1
＝-k3z3ψ2和ψ3为光滑函数且满足以下条件其中，θ
m
＝θ
max-θ
min
；虚拟控制律α2和实际控制输入u代入误差动力学方程，得到其中，x
1d
为期望的运动轨迹；z1为输出跟踪误差；
k1为正反馈增益；k2和k3为正非线性增益；ε2，ε3为正常数；α1为状态x2的虚拟控制律；z2为实际状态x2和虚拟控制α1之间的差异；α2为状态x3的虚拟控制律；z3为实际状态x3和虚拟控制α2之间的差异；为z1的导数；为z2的导数；为z3的导数；为α1的导数；为α2的导数；u为控制输入；k
s2
和k
s3
为正非线性增益。4.根据权利要求3所述的带惯量补偿的自适应鲁棒控制方法，其特征在于，建立所述阀控液压马达伺服系统的控制方程之后，所述方法还包括对所述阀控液压马达伺服系统的控制方程进行稳定性分析：定义正的李雅普诺夫函数其时间导数为：其时间导数为：其时间导数为：同理，因此，由此证明阀控液压马达伺服系统的控制方程稳定。5.一种带惯量补偿的自适应鲁棒控制装置，其特征在于，所述装置包括处理器和存储器，所述存储器中存储有适于所述处理器执行的计算机程序指令，所述计算机程序指令被
所述处理器运行时执行如权利要求1～4中任一项所述的带惯量补偿的自适应鲁棒控制方法中的步骤。6.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有计算机程序指令，当所述计算机程序指令由用户设备的处理器执行时，使得用户设备执行权利要求1～4中任一所述的带惯量补偿的自适应鲁棒控制方法。

技术总结
本公开提供了一种带惯量补偿的自适应鲁棒控制方法，适用于电液飞行仿真转台，所述电液飞行仿真转台包括外框、与外框连接的外框液压马达以及与外框连接的中框；所述方法包括：建立阀控液压马达伺服系统的非线性模型，所述非线性模型能够表征外框的惯量随中框转角变化的情况；其中，所述阀控液压马达伺服系统包括外框，以及与外框连接的外框液压马达；基于所述非线性模型，建立所述阀控液压马达伺服系统的控制方程。本公开提供了的带惯量补偿的自适应鲁棒控制方法及装置，能够提高电液飞行仿真转台外框跟踪精度。真转台外框跟踪精度。真转台外框跟踪精度。


技术研发人员：刘晓超 刘晓婷 陈兴华 王振宇 邱钟毅 齐鹏远 尚耀星 焦宗夏
受保护的技术使用者：北京航空航天大学宁波创新研究院
技术研发日：2022.04.01
技术公布日：2022/7/1