液壓伺服系統(tǒng)模糊滑模變結(jié)構(gòu)控制研究

肖新橋

（中國安能集團(tuán)第三工程局有限公司，四川 成都611130）

液壓伺服系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于工程機(jī)械、航空航天、冶金船舶等領(lǐng)域。由于液壓系統(tǒng)本身非線性，摩擦泄露等因素影響，其數(shù)學(xué)模型不能精確建立，且受外界復(fù)雜載荷和干擾影響，使伺服系統(tǒng)的準(zhǔn)確控制極具挑戰(zhàn)?；？刂朴捎趯ν饨绺蓴_不敏感，具有強(qiáng)魯棒性，在工程領(lǐng)域得到廣泛研究與應(yīng)用。Lei 等人[1]對閥控非對稱液壓系統(tǒng)采用滑模控制液壓缸桿輸出規(guī)劃軌跡，通過與傳統(tǒng)PID 算法比較，顯示了所設(shè)計控制方法的優(yōu)越性。余愿等[2]將滑?？刂浦械牡刃л斎腠椖：?，仿真驗證了所設(shè)計模糊滑模控制器相較PID 控制器，在三通閥控非對稱液壓缸伺服系統(tǒng)控制中更高的軌跡跟蹤精度。鄭凱鋒等[3]在液壓伺服系統(tǒng)控制中采用反饋線性化滑?？刂撇⒌玫捷^好的控制效果。文獻(xiàn)[4-7]采用模糊滑?？刂茩C(jī)械臂或液壓伺服系統(tǒng)，仿真或試驗表明控制方法對外干擾和不確定項的強(qiáng)魯棒性。文獻(xiàn)[8-11]介紹并分析了滑模控制在電液伺服系統(tǒng)中的發(fā)展與應(yīng)用現(xiàn)狀。

本文采用模糊滑模控制理論，對伺服閥控非對稱液壓缸進(jìn)行軌跡控制，對輸入切換項中的符號函數(shù)模糊化，并對增益因子設(shè)計自適應(yīng)率，從而使系統(tǒng)控制不需要外界干擾上界的先驗知識，且降低了抖震并得到了較好的仿真試驗效果。

1 閥控非對稱液壓缸數(shù)學(xué)模型

圖1 閥控非對稱液壓缸結(jié)構(gòu)圖

圖1 為閥控非對稱液壓缸結(jié)構(gòu)框圖，ps與p0分別為液壓泵供油壓力與回油壓力，xv為比例伺服閥閥芯位移，y 為活塞桿位移，Q1與Q2分別表示進(jìn)出非對稱缸無桿腔的流量與有桿腔的流量，p1，A1與V1分別表示無桿腔壓力，活塞面積與容積，p2，A2與V2則表示有桿腔壓力，活塞面積與容積（如圖1）。

定義負(fù)載壓力PL與負(fù)載流量QL為，

2 模糊滑模變結(jié)構(gòu)控制

3 仿真

4 結(jié)論

本文采用模糊控制理論與滑模變結(jié)構(gòu)相結(jié)合，將輸入切換項中的符號函數(shù)模糊化，并設(shè)計自適應(yīng)率調(diào)節(jié)增益因子，有效降低系統(tǒng)抖震，且不需要外界干擾上界的先驗知識。與傳統(tǒng)滑模控制相比，減小了軌跡跟蹤誤差，提升了軌跡跟蹤效果。

表1 符號函數(shù)近似ufs 模糊控制規(guī)則表

圖2 動臂液壓缸桿軌跡跟蹤

圖3 動臂液壓缸桿軌跡跟蹤誤差

[3] 鄭凱鋒,楊桂玲,房加志,等.閥控非對稱缸系統(tǒng)的反饋線性化滑?？刂芠J].機(jī)床與液壓,2017,45(05):151-154.

[4] Roopaei M, Zolghadri M, Meshksar S. Enhanced adaptive fuzzy sliding mode control for uncertain nonlinear systems[J].Communications in Nonlinear Science & Numerical Simulation,2009, 14(9-10):3670-3681.

[5] Amer A F, Sallam E A, Elawady W M. Adaptive fuzzy sliding mode control using supervisory fuzzy control for 3 DOF planar robot manipulators [J]. Applied Soft Computing, 2011, 11(8):4943-4953.

[6] Cerman O, Hu?ek P. Adaptive fuzzy sliding mode control for electro-hydraulic servo mechanism [J]. Expert Systems with Applications, 2012, 39(11):10269-10277.

[7]才秦東,陳龍淼.機(jī)械臂液壓伺服系統(tǒng)的自適應(yīng)模糊滑?？刂芠J].機(jī)床與液壓,2017,45(03):62-66.

[8]李紹博. 電液位置伺服系統(tǒng)的滑模變結(jié)構(gòu)控制研究[D].沈陽：東北大學(xué),2009.

[9]胡永生. 滑模變結(jié)構(gòu)控制及其在電液位置伺服系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[D].太原：太原理工大學(xué),2008.

[10]張志偉,毛福榮.滑模變結(jié)構(gòu)控制方法在電液伺服系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].液壓與氣動,2005(08):50-52.

[11]董彩云,王海軍,吳玉娟.滑模變結(jié)構(gòu)控制在電液伺服系統(tǒng)中的應(yīng)用綜述[J].流體傳動與控制,2015(04):1-3.