泵控电液伺服系统基于未知死区补偿的自适应鲁棒控制

doi:10.3901/JME.2024.18.327

机械工程学报 ›› 2024, Vol. 60 ›› Issue (18): 327-337.doi: 10.3901/JME.2024.18.327

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泵控电液伺服系统基于未知死区补偿的自适应鲁棒控制

牛善帅^1,2, 王军政^1,2, 赵江波^1,2, 沈伟^1,2

1. 北京理工大学自动化学院北京 100081;
2. 伺服运动系统驱动与控制工业和信息化部重点实验室北京 100081

收稿日期:2023-10-20 修回日期:2024-06-01 出版日期:2024-09-20 发布日期:2024-11-15
作者简介:牛善帅,男,1994年出生,博士研究生。主要研究方向为伺服运动驱动与控制和机器人控制。E-mail:niuss@bit.edu.cn
王军政(通信作者),男,1964年出生,博士,教授,博士研究生导师。主要研究方向为伺服运动驱动与控制、机器人控制和负载模拟与静动态试验。E-mail:wangjz@bit.edu.cn
基金资助:
群体协同与自主实验室开放基金课题(QXZ23013202)和国家自然科学基金(62173038)资助项目。

Adaptive Robust Control with Unknown Dead-zone Compensation for Pump Controlled Electro-hydraulic Servo System

NIU Shanshuai^1,2, WANG Junzheng^1,2, ZHAO Jiangbo^1,2, SHEN Wei^1,2

1. School of Automation, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081;
2. MIIT Key Laboratory of Drive and Control of Servo Motion Systems, Beijing 100081

Received:2023-10-20 Revised:2024-06-01 Online:2024-09-20 Published:2024-11-15

摘要/Abstract

摘要： 针对泵控电液伺服系统中存在的未知死区特性、参数不确定性以及未知干扰，提出一种基于未知死区补偿的自适应鲁棒控制方法。建立泵控系统模型，分析系统中存在的死区非线性，并构造连续可微的近似死区逆函数对死区进行补偿。利用反步法设计自适应鲁棒控制器，合成自适应律进行参数估计，处理包括死区参数、系统参数以及干扰上界在内的参数不确定性；利用非线性鲁棒反馈进行未知干扰抑制。通过Lyapunov稳定性分析表明，在未知死区特性、参数不确定性以及未知干扰同时存在的情况下，所设计的控制器可以实现渐近跟踪。对比试验结果验证了所提出控制方法的可行性和优越性。

关键词: 自适应控制, 鲁棒控制, 死区补偿, 泵控系统, 电液伺服系统

Abstract: An adaptive robust control method based on unknown dead-zone compensation is proposed for the input dead-zone characteristics, parameter uncertainties and unmodeled disturbances in pump controlled electro-hydraulic servo systems. The pump controlled system model is established to analyze the dead-zone nonlinearity in the system, and a smooth dead-zone inverse function is constructed to compensate the dead-zone. Then the adaptive robust controller is designed using the backstepping method, and the adaptive law is synthesized for parameter estimation to deal with parameter uncertainties including dead-zone parameters, system parameters, and upper bounds of disturbances; the nonlinear robust feedback is used for unknown disturbances suppression. The Lyapunov stability analysis shows that the designed controller can achieve asymptotic tracking in the presence of dead-zone characteristics, parameter uncertainties, and unmodeled disturbances simultaneously. The feasibility and superiority of the proposed control method are verified by comparative experiments.

Key words: adaptive control, robust control, dead-zone compensation, pump controlled system, electro-hydraulic servo system

中图分类号:

TP271

牛善帅, 王军政, 赵江波, 沈伟. 泵控电液伺服系统基于未知死区补偿的自适应鲁棒控制[J]. 机械工程学报, 2024, 60(18): 327-337.

NIU Shanshuai, WANG Junzheng, ZHAO Jiangbo, SHEN Wei. Adaptive Robust Control with Unknown Dead-zone Compensation for Pump Controlled Electro-hydraulic Servo System[J]. Journal of Mechanical Engineering, 2024, 60(18): 327-337.

参考文献

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Adaptive Robust Control with Unknown Dead-zone Compensation for Pump Controlled Electro-hydraulic Servo System

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