针对阀控电液位置伺服系统的非匹配干扰抑制问题,将滑模控制理论与反步递推控制器设计方法相结合,提出一种滑模反步递推控制方法;在滑模反步递推控制算法设计过程中,提出一种新的光滑连续的滑模控制律;对所提控制算法的稳定性及跟踪误差的收敛性进行理论及定量分析,并对该控制方法的可行性及有效性进行联合仿真验证。研究结果表明:该算法能够有效抑制未知非匹配干扰与输出抖动,其跟踪效果明显优于反步控制器以及PID控制器的跟踪效果。

以由比例溢流阀与比例调速阀控制的阀控缸系统为研究对象,建立液压系统动力学模型;基于LuGre模型对推进液压缸摩擦力进行补偿;建立鬃毛观测器对阀芯运动特性进行估计并通过Lyapunov第一法证明观测器的稳定性;将液压系统的不确定性和外负载干扰进行整合,并选取自适应率进行估计;基于反步积分自适应控制算法,提出了一种压力-速度复合控制策略并对其稳定性进行验证。以液压缸速度控制为基础,将压力误差引入速度期望,实现阀控缸系统的压力-流量复合控制。建立AMESimMatlab阀控缸系统联合仿真平台来对压力-速度复合控制策略性能进行分析。仿真结果表明:压力-速度复合控制器在阀控缸系统速度调节、突变负载以及负载扰动等工况下均具有良好的控制性能;比例溢流阀溢流量的控制有效减小了系统压力的波动和超调;改变压力误差占比可有效改变地层突变

针对阀控非对称液压缸理论和应用研究不足的问题,进行自适应非线性控制算法研究。推导阀控非对称液压缸的非线性理论模型,并利用反步法设计控制系统,再通过功率键合图建立阀控非对称液压缸的仿真模型,验证控制算法具有正确性。最后,对所提出的自适应控制算法进行仿真验证,给出自适应反步控制算法的参数整定方法。结果表明,系统参数能够呈现出良好的自适应动态过程,将该算法应用于具有典型非线性特性的液压伺服系统,可以获得良好的控制效果。

针对不确定性及外部干扰下主动升沉补偿系统的非线性控制问题,提出一种基于扩展干扰观测器自适应鲁棒控制器。扩展状态观测器将外部扰动扩张成新的状态变量,利用输出反馈观测扩张的状态。基于反步法构建自适应控制器,结合拓展状态观测器处理系统方程存在的建模误差、外干扰、不确定性及参数不确定性。基于滑模控制方法,设计非线性滑模反馈律,从而提高系统在外部干扰下的鲁棒性能。最后,通过李雅普诺夫函数证明整个闭环系统的稳定性。基于升沉补偿电液伺服系统进行仿真实验,结果表明:所设计控制器在存在不确定性及外部干扰的情况下具有良好的控制精度及鲁棒性。

针对船舶传动装置机带海水冷却系统的电液伺服系统,通过详细建立阀控液压马达系统的数学模型,提出反步抗扰控制策略。该方法利用反步设计方法将系统分为3个子系统,分别设计相应的控制率;考虑系统中的非匹配干扰和匹配干扰,结合不确定性和干扰估计器以及观测器设计方法,提出一种状态和干扰估计器,估计系统状态、非匹配干扰和匹配干扰,并将估计值带入反步法设计的控制率,获得最终的反步抗扰控制率。分析状态和干扰估计器的稳定性,证明闭环系统跟踪误差最终一致有界。采用PID控制和反步控制作为对比,仿真验证反步抗扰控制的跟踪性能。结果表明:所提出的反步抗扰控制方法具有较强的抗扰鲁棒性,能够有效补偿干扰,进而获得快速准确的跟踪效果。

针对阀控缸系统先进控制算法理论和应用研究不足的问题,仿真研究多种控制算法在阀控对称缸液压系统控制中的应用。推导阀控对称缸的非线性微分方程,将伺服阀的动态性能考虑为一阶系统问题;进行PID、极点配置和基于反步法的自适应控制器算法的理论推导;建立阀控对称缸的功率键合图理论模型,应用上述控制算法对它进行控制效果仿真。结果表明:基于反步法的自适应控制器具有规范的设计方法和广泛的适应性,其控制效果和应用价值都优于传统控制

某电液力负载模拟系统以钢丝绳为传递介质其特性随钢丝绳刚度大范围变化而改变针对定常控制策略难以实现其大范围控制难题提出采用自适应反步控制策略。结合间接自适应方法和反步控制方法的优点通过反步设计方法获得与系统模型参数直接相关的控制器通过参数预估实时更新刚度值并修正控制器参数从而补偿刚度变化对闭环控制系统性能的影响。仿真结果表明：在所设计的力加载范围内该控制算法能够准确预估钢丝绳刚度值可以实现变刚度电液力负载模拟系统大范围高精度控制并且可以消除多余力对负载模拟精度的影响。

针对某四辊冷轧机的液压辊缝系统考虑系统干扰的情况下建立了高阶非线性系统数学模型利用Backstepping动态面算法设计了辊缝闭环控制器。该方法由于在逆递推设计过程中结合使用了一阶低通滤波器无需对模型的非线性部分重复微分从而避免了因＂微分项的膨胀＂而引起的算法复杂性。理论分析和仿真结果均表明所设计的控制器能够保证系统的半局稳定性输出渐近跟踪期望轨迹使系统对于给定位置跟踪具有良好的动态性能对外部干扰也有较强的鲁棒性。