基于死区补偿的电液位置伺服系统自抗扰控制

doi:10.3969/j.issn.1004-132X.2021.12.006

中国机械工程 ›› 2021, Vol. 32 ›› Issue (12): 1432-1442.DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2021.12.006

基于死区补偿的电液位置伺服系统自抗扰控制

王立新1;赵丁选1;刘福才2;刘谦1;张祝新1

1.燕山大学机械工程学院，秦皇岛，066004
2.燕山大学工业计算机控制工程河北省重点实验室，秦皇岛，066004

出版日期:2021-06-25 发布日期:2021-07-08
通讯作者: 赵丁选（通信作者），男，1965年生，教授、博士研究生导师。研究方向为复杂机械系统动力学建模及仿真、汽车主动悬挂技术等。发表论文200余篇。E-mail:zdx@ysu.edu.cn。
作者简介:王立新，男，1988年生，博士研究生。研究方向为自抗扰控制技术、液压伺服控制技术。发表论文8篇。E-mail:wlx@stumail.ysu.edu.cn。
基金资助:
国家重点研发计划(2016YFC0802902)；
河北省自然科学基金创新研究群体项目(E2020203174)；
河北省重点研发计划(20353501D)

ADRC for Electro-hydraulic Position Servo Systems Based on Dead-zone Compensation#br#

WANG Lixin1;ZHAO Dingxuan1;LIU Fucai2;LIU Qian1;ZHANG Zhuxin1

1.School of Mechanical Engineering,Yanshan University,Qinhuangdao,Hebei,066004
2.Hebei Province Key Lab of Industrial Computer Control,Yanshan University,Qinhuangdao,Hebei,066004

Online:2021-06-25 Published:2021-07-08

摘要/Abstract

摘要： 针对电液位置伺服控制系统的比例阀死区、参数不确定及外部未知扰动等问题，设计了由自抗扰控制器与死区逆补偿构成的串联控制器。首先基于实验辨识构造死区逆模型对死区进行预补偿，然后根据系统特性设计了一阶自抗扰控制器，构造改进的扩张状态观测器对“总扰动”进行实时估计，并通过非线性控制律给予主动补偿。联合仿真与试验结果表明，所提出的串联控制器有效地补偿了比例阀死区，提高了系统动态性能和位置跟踪精度。

关键词: 液压系统, 死区, 自抗扰控制, 扩张状态观测器

Abstract: Aiming for the problems of proportional valve dead-zone, parametric uncertainties, and unknown external disturbances in electro-hydraulic position servo control systems, a cascade controller which was composed of ADRC and dead-zone inverse compensation was designed. Firstly, the valve dead-zone was pre-compensated by an inverse model which was established based on experimental identification. Then, according to the characteristics of the system, the first-order ADRC was designed. “general disturbances” were estimated by an improved ESO and compensated by a nonlinear control law in real-time. The results of co-simulation and experiments show that the proposed cascade controller effectively compensates the proportional valve dead-zone, improves dynamic performances and position tracking accuracy of the system.

Key words: hydraulic system, dead-zone, active disturbance rejection control(ADRC), extended state observer(ESO)

中图分类号:

TP273

王立新, 赵丁选, 刘福才, 刘谦, 张祝新. 基于死区补偿的电液位置伺服系统自抗扰控制[J]. 中国机械工程, 2021, 32(12): 1432-1442.

WANG Lixin, ZHAO Dingxuan, LIU Fucai, LIU Qian, ZHANG Zhuxin. ADRC for Electro-hydraulic Position Servo Systems Based on Dead-zone Compensation#br#[J]. China Mechanical Engineering, 2021, 32(12): 1432-1442.

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