反饋線性化控制一臺轉(zhuǎn)動液壓傳動 控制工程實(shí)踐， 15卷， 12期， 2007年 12月，頁 1495至 1507頁 Jaho Seo, Ravinder Venugopal 和 Jean-Pierre Kenn 摘要 線性反饋技術(shù)是用于設(shè)計(jì)控制器的位移 、 速度和控制液壓 往復(fù) 傳動 的 壓差 。該控制器， 應(yīng)用了 平方根非線性系統(tǒng)的動力學(xué)， 用于 實(shí)施實(shí)驗(yàn)性測試平臺和成果的績效評估測試。本研究的目的是雙重的： 第一 ，以目前的一個統(tǒng)一的方法跟蹤控制的位移，速度和壓差 ;第二，通過實(shí)驗(yàn)解決問題的系統(tǒng)是否可以 以 足夠的精確度 模仿， 從而 有效地 取消了非線性在 實(shí)際 體系 中的應(yīng)用 。 關(guān)鍵詞：非線性控制 ;反饋線性化 ;液壓作動器 ;實(shí)時系統(tǒng) 1 導(dǎo)言 電液伺服液壓系統(tǒng)（ ehss ）廣泛 應(yīng)用于各 個行業(yè) ，涉及到 液壓沖壓 、 注塑成型機(jī) 和 航天飛行控制致動器。 電液伺服液壓系統(tǒng) 作為非常有效的動力驅(qū)動系統(tǒng)，擁有高功率 /質(zhì)量比，反應(yīng) 快 ，高剛度，高承載能力 等優(yōu)點(diǎn) 。最大限度地 利用 液壓系統(tǒng)，并滿足日益嚴(yán)格的性能 要求 ，魯棒跟蹤精度高 和 快 的 響應(yīng)速度 是 高性能伺服控制器 所 需要 的 。但是，傳統(tǒng)的線性控制器（ Anderson， 1988年 和 Merritt， 1967年 ） 的局限性 在于 非線性動力學(xué)在 電液伺服液壓系統(tǒng) 中的應(yīng)用 ，具體地說，一個平方根關(guān)系壓差驅(qū)動流的液壓流體和流速。這些限制已在文獻(xiàn)上 都有記載了 ，見 Ghazy（ 2001 ） ， Sun and Chiu（ 1999 ） ，例如 : 若干做法已 被 提出，以解決這方面的不足，包括使用變結(jié)構(gòu)控制（ Ghazy ， 2001年 ; Mihajlov, Nikolic, & Antic ， 2002年） ，回步（ Jovanovic， 2002年 ; kaddissi等人， 2005年 和 kaddissi等人， 2007年 ; ursu Popescu, 2002 年）和反饋線性（ Chiriboga et al.， 1995年 和 Jovanovic， 2002年 ） 。變結(jié)構(gòu)控制在其基本形式是容易的抖振（ guglielmino Edge， 2004年） 因?yàn)?控制算法是基于 轉(zhuǎn)換的 ;但是， 提出了一些方案來解決這一問題 （ ghazy ， 2001年 ， guglielmino and Edge， 2004 and Mihajlov et al.， 2002年 ） ?；夭?這 種技術(shù)，是基于 Lyapunov 理論，并保證漸近跟蹤（ Jovanovic, 2002， ， kaddissi等人， 2005年 ， Kaddissi et al.， 2007 年 和 Ursu and Popescu, 2002） ，但是，尋找一 種 適當(dāng) 應(yīng)用函數(shù) 的 技術(shù) 具有挑戰(zhàn)性。 使用這種方法 的 控制器 具有 典型的復(fù)雜性 而且 校正控制參數(shù)瞬態(tài)響應(yīng) 也 不直觀。其他的 Lyapunov為 基礎(chǔ)的技術(shù)解決了系統(tǒng)的非線性如摩擦，但也容易產(chǎn)生同樣的缺點(diǎn)（ Liu & Alleyne, 1999 年） 。反饋線性化， 實(shí)現(xiàn)了 非線性系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為一個等價的線性 系統(tǒng) 有效地抵消閉環(huán)系統(tǒng) 中的 非線性計(jì)算， 并 提 出 了一種解決非線性系統(tǒng) 的方法 ，同時也允許 使用動力 線性控制設(shè)計(jì)技術(shù) 來研究 瞬態(tài)響應(yīng)要求和舵機(jī)的局限性。使用反饋線性控制 電液伺服液壓系統(tǒng) 已被描述在 Chiriboga et al. (1995) and Jovanovic (2002) 、 Brcker and Lemmen ( 2001 ） 的書里 ，為跟蹤控制的液壓柔性機(jī)器人 而進(jìn)行的抗擾 被認(rèn)為是利用 解耦技術(shù)類似的反饋線性化 方法提出了此處。但是，這種方法需要測量干擾勢力及其 衍變的時間 ，在實(shí)際應(yīng)用中 這是不太可能的。 與上述提到的 都是 以 全狀態(tài)反饋為基礎(chǔ)的做法 相比 ， Sun and Chiu（ 1999 ） 提出了設(shè)計(jì) 一個基于觀測器的算法，專門為部隊(duì)控制的一個 電液伺服液壓系統(tǒng) 。一個 采用迭代的方法 設(shè)計(jì)的 自適應(yīng)控制器 來 更新 控制參數(shù) 并解決由于較小廠房和擾動 知識 造成的 摩擦 影響 在 這里被提出 Tar, Rudas, Szeghegyi, and Kozlowski (2005)模型的基礎(chǔ)上，在 Brcker and Lemmen (2001) 描述了 。 大部分的 文獻(xiàn) 就此 有著相仿的記錄， 與實(shí)際 的 試驗(yàn)結(jié)果 Liu and Alleyne (1999), Niksefat and Sepehri (1999), Sugiyama and Uchida (2004) 表現(xiàn)出的明顯的例外 。本研究的 重 點(diǎn)是介紹一 種全面的 控制器設(shè)計(jì)方法， 也 就是涵蓋位移 、 速度和壓差控制 的設(shè)計(jì) ， 它提 出 非線性 在 電液伺服液壓系統(tǒng) 中的弊端 并 探討像 瞬態(tài)響應(yīng)和實(shí)時實(shí)現(xiàn) 這樣的 實(shí)際 性 問題。因此， 文中重要的部分是關(guān)于 實(shí)驗(yàn)方面的研究。此外，這 篇文章可以 作為一個明確的指導(dǎo)，幫助其制定和實(shí)施反饋線性化控制器 在 電液伺服液壓系統(tǒng) 中的應(yīng)用 。 本文的組織結(jié)構(gòu)如下：第 2節(jié) 提出 了旋轉(zhuǎn)液壓傳動是用來作為實(shí)驗(yàn)測試平臺。在這一節(jié)中， 該系統(tǒng)的 數(shù)學(xué) 建模 ，還審查和審定 了 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。第 3節(jié)描述設(shè)計(jì) PID控制器 通過模仿 和實(shí)驗(yàn)結(jié)果 對 反饋線性控制器 的基線業(yè)績進(jìn)行考核 ;第 4節(jié)描述 了 設(shè)計(jì)和實(shí)施反饋線性控制器，結(jié)束語提供在第 5節(jié)。 2 建模 系統(tǒng)說 明 這項(xiàng)研究 的 電液伺服系統(tǒng)是一 種 旋轉(zhuǎn)液壓傳動技術(shù) 在 LITP（實(shí)驗(yàn)室Intgration萬德科技生產(chǎn)）的大學(xué)學(xué)院魁北克比涅技術(shù)高等學(xué)校（ TS ） 。此 設(shè)立 是通用，并允許簡單的延伸結(jié)果 應(yīng)用于 其他電動液壓系統(tǒng)，例如雙作用氣缸。 談到 部分函數(shù) 功能圖， 如 圖 1 ，直流電動機(jī)驅(qū)動泵 ，泵 提供了石油在恒定的應(yīng)壓力 下 ，從油 箱到 系統(tǒng)的 每個 部分 。石油是用于 運(yùn)轉(zhuǎn) 該液壓致動器 并通過 大氣壓力 經(jīng)由伺服閥 回到 油 箱 。一個蓄能器和一個減壓閥是 通過泵的輸出量 來維持一個穩(wěn)定 的 供應(yīng)壓力。電液伺服系統(tǒng)包括兩穆格系列 73伺服閥 來 控制運(yùn)動的旋轉(zhuǎn)致動器和 系統(tǒng) 負(fù)載轉(zhuǎn)矩。這些伺服閥操作，由歐泊 -逆轉(zhuǎn)錄實(shí)時數(shù)字控制系統(tǒng)產(chǎn)生的電壓信號所驅(qū)動 。 圖。 1 。功能圖的電液控制系統(tǒng) 致動器和負(fù)載都 和 液壓馬達(dá)相連，由一個共同的軸 、 一 個 伺服閥調(diào)節(jié) 動器 流體 流量和 調(diào)節(jié) 其他流量負(fù)載。動運(yùn)行在一個封閉的回路，而負(fù)荷運(yùn)行 在 開 環(huán) 中 ，與負(fù)載轉(zhuǎn)矩成正比 并控制 伺服閥 電壓負(fù)荷 ，盡管 動器和負(fù)載 在 此項(xiàng)研究 中是一種 旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器 ， 同樣的設(shè)立 可用于直線驅(qū)動器和負(fù)載，因此， 它 們派代表作為通用組件圖。 1 。 測試 包括 3個傳感器，兩個努肖克系列 200個壓力傳感器，以 0-10 V輸出相應(yīng)的一定范圍內(nèi)的 20.7兆帕斯卡（ 3000 PSI ）， 可以測量 這兩個商會 旋轉(zhuǎn)驅(qū)動 的壓力 ，而且是一個測速儀測量角速度的驅(qū)動器。為了減少傳感器的個數(shù)（一種常見商業(yè)應(yīng)用程序） ， 用于進(jìn)行 數(shù)控整合角速度測量 的角位移得到應(yīng)用 。 圖 2 顯示 該套系統(tǒng) 的 布局和蛋白石逆轉(zhuǎn)錄實(shí)驗(yàn)室數(shù)字 化控制系統(tǒng)。 圖 2 布局 litp 試驗(yàn)臺。 該逆轉(zhuǎn)錄實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)包括一個實(shí)時目標(biāo)和 PC主機(jī)。實(shí)時目標(biāo) 按照 了一個專門的商業(yè)實(shí)時操作系統(tǒng)（ QNX的） ， 采用模擬到數(shù)字（模擬 /數(shù)字）轉(zhuǎn)換板 來 讀取傳感器信號 來 產(chǎn)生輸出電壓信號，伺服閥采用數(shù)字至模擬（ D /I）轉(zhuǎn)換顯示板。主機(jī) PC ，是用來產(chǎn)生代碼，利用 Matlab / Simulink和蛋白石逆轉(zhuǎn)錄的逆轉(zhuǎn)錄實(shí)驗(yàn)室軟件，并監(jiān)測系統(tǒng)?？刂茀?shù)，還可以調(diào)整 來自 RT-LAB 的on-the-fly。 3 結(jié)論 這項(xiàng)研究的 目標(biāo)是 探 討非線性動力學(xué)的輪訓(xùn)液壓傳動技術(shù)，研究 這些 如何 動態(tài) 產(chǎn)生 PID 控制器性能 的 局限 性 ，以及設(shè)計(jì)和 使用適合于 位移 、 速度和壓力控制 的伺服控制器 。反饋線性理論 被 引入作為一種非線性控制技術(shù)， 在這項(xiàng)研究中 實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)， 而且 設(shè)計(jì) 使 用這種方法 的 控制器 在 實(shí)驗(yàn)測試 中惡道了很好的利用 。 從這些測試中 可以看出液壓系