反饋線性化控制一臺轉動液壓傳動 控制工程實踐， 15卷， 12期， 2007年 12月，頁 1495至 1507頁 Jaho Seo, Ravinder Venugopal 和 Jean-Pierre Kenn 摘要 線性反饋技術是用于設計控制器的位移 、 速度和控制液壓 往復 傳動 的 壓差 。該控制器， 應用了 平方根非線性系統的動力學， 用于 實施實驗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 ，以目前的一個統一的方法跟蹤控制的位移，速度和壓差 ;第二，通過實驗解決問題的系統是否可以 以 足夠的精確度 模仿， 從而 有效地 取消了非線性在 實際 體系 中的應用 。 關鍵詞：非線性控制 ;反饋線性化 ;液壓作動器 ;實時系統 1 導言 電液伺服液壓系統（ ehss ）廣泛 應用于各 個行業 ，涉及到 液壓沖壓 、 注塑成型機 和 航天飛行控制致動器。 電液伺服液壓系統 作為非常有效的動力驅動系統，擁有高功率 /質量比，反應 快 ，高剛度，高承載能力 等優點 。最大限度地 利用 液壓系統，并滿足日益嚴格的性能 要求 ，魯棒跟蹤精度高 和 快 的 響應速度 是 高性能伺服控制器 所 需要 的 。但是，傳統的線性控制器（ Anderson， 1988年 和 Merritt， 1967年 ） 的局限性 在于 非線性動力學在 電液伺服液壓系統 中的應用 ，具體地說，一個平方根關系壓差驅動流的液壓流體和流速。這些限制已在文獻上 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，包括使用變結構控制（ 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 ） 。變結構控制在其基本形式是容易的抖振（ guglielmino Edge， 2004年） 因為 控制算法是基于 轉換的 ;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 ） 。回步 這 種技術，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 應用函數 的 技術 具有挑戰性。 使用這種方法 的 控制器 具有 典型的復雜性 而且 校正控制參數瞬態響應 也 不直觀。其他的 Lyapunov為 基礎的技術解決了系統的非線性如摩擦，但也容易產生同樣的缺點（ Liu & Alleyne, 1999 年） 。反饋線性化， 實現了 非線性系統轉化為一個等價的線性 系統 有效地抵消閉環系統 中的 非線性計算， 并 提 出 了一種解決非線性系統 的方法 ，同時也允許 使用動力 線性控制設計技術 來研究 瞬態響應要求和舵機的局限性。使用反饋線性控制 電液伺服液壓系統 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器人 而進行的抗擾 被認為是利用 解耦技術類似的反饋線性化 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 ，在實際應用中 這是不太可能的。 與上述提到的 都是 以 全狀態反饋為基礎的做法 相比 ， Sun and Chiu（ 1999 ） 提出了設計 一個基于觀測器的算法，專門為部隊控制的一個 電液伺服液壓系統 。一個 采用迭代的方法 設計的 自適應控制器 來 更新 控制參數 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)模型的基礎上，在 Brcker and Lemmen (2001) 描述了 。 大部分的 文獻 就此 有著相仿的記錄， 與實際 的 試驗結果 Liu and Alleyne (1999), Niksefat and Sepehri (1999), Sugiyama and Uchida (2004) 表現出的明顯的例外 。本研究的 重 點是介紹一 種全面的 控制器設計方法， 也 就是涵蓋位移 、 速度和壓差控制 的設計 ， 它提 出 非線性 在 電液伺服液壓系統 中的弊端 并 探討像 瞬態響應和實時實現 這樣的 實際 性 問題。因此， 文中重要的部分是關于 實驗方面的研究。此外，這 篇文章可以 作為一個明確的指導，幫助其制定和實施反饋線性化控制器 在 電液伺服液壓系統 中的應用 。 本文的組織結構如下：第 2節 提出 了旋轉液壓傳動是用來作為實驗測試平臺。在這一節中， 該系統的 數學 建模 ，還審查和審定 了 實驗數據。第 3節描述設計 PID控制器 通過模仿 和實驗結果 對 反饋線性控制器 的基線業績進行考核 ;第 4節描述 了 設計和實施反饋線性控制器，結束語提供在第 5節。 2 建模 系統說 明 這項研究 的 電液伺服系統是一 種 旋轉液壓傳動技術 在 LITP（實驗室Intgration萬德科技生產）的大學學院魁北克比涅技術高等學校（ TS ） 。此 設立 是通用，并允許簡單的延伸結果 應用于 其他電動液壓系統，例如雙作用氣缸。 談到 部分函數 功能圖， 如 圖 1 ，直流電動機驅動泵 ，泵 提供了石油在恒定的應壓力 下 ，從油 箱到 系統的 每個 部分 。石油是用于 運轉 該液壓致動器 并通過 大氣壓力 經由伺服閥 回到 油 箱 。一個蓄能器和一個減壓閥是 通過泵的輸出量 來維持一個穩定 的 供應壓力。電液伺服系統包括兩穆格系列 73伺服閥 來 控制運動的旋轉致動器和 系統 負載轉矩。這些伺服閥操作，由歐泊 -逆轉錄實時數字控制系統產生的電壓信號所驅動 。 圖。 1 。功能圖的電液控制系統 致動器和負載都 和 液壓馬達相連，由一個共同的軸 、 一 個 伺服閥調節 動器 流體 流量和 調節 其他流量負載。動運行在一個封閉的回路，而負荷運行 在 開 環 中 ，與負載轉矩成正比 并控制 伺服閥 電壓負荷 ，盡管 動器和負載 在 此項研究 中是一種 旋轉驅動器 ， 同樣的設立 可用于直線驅動器和負載，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輸出相應的一定范圍內的 20.7兆帕斯卡（ 3000 PSI ）， 可以測量 這兩個商會 旋轉驅動 的壓力 ，而且是一個測速儀測量角速度的驅動器。為了減少傳感器的個數（一種常見商業應用程序） ， 用于進行 數控整合角速度測量 的角位移得到應用 。 圖 2 顯示 該套系統 的 布局和蛋白石逆轉錄實驗室數字 化控制系統。 圖 2 布局 litp 試驗臺。 該逆轉錄實驗室系統包括一個實時目標和 PC主機。實時目標 按照 了一個專門的商業實時操作系統（ QNX的） ， 采用模擬到數字（模擬 /數字）轉換板 來 讀取傳感器信號 來 產生輸出電壓信號，伺服閥采用數字至模擬（ D /I）轉換顯示板。主機 PC ，是用來產生代碼，利用 Matlab / Simulink和蛋白石逆轉錄的逆轉錄實驗室軟件，并監測系統。控制參數，還可以調整 來自 RT-LAB 的on-the-fly。 3 結論 這項研究的 目標是 探 討非線性動力學的輪訓液壓傳動技術，研究 這些 如何 動態 產生 PID 控制器性能 的 局限 性 ，以及設計和 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， 在這項研究中 實現這一目標， 而且 設計 使 用這種方法 的 控制器 在 實驗測試 中惡道了很好的利用 。 從這些測試中 可以看出液壓系