液压伺服系统非线性模型辨识方法研究

123456aa · 发表于 2022-5-7 18:06:11

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随着液压技术的不断发展进步，液压伺服系统本身越来越复杂，要求的承载能力更强、控制精度更高。这使得对液压伺服系统进行动态特性研究变得非常重要，而动态特性研究时需要建立恰当的模型，此外对系统进行数字仿真以及基于模型的自适应控制也需要首先建立系统的模型。传统的建模方式往往忽略或简化液压伺服系统中的非线性，并且所得模型的某些参数值无法精确获得，导致得到的模型不够精确。系统辨识作为建立模型的有效方法之一，能够利用系统的输入输出数据提高模型的精度。本文旨在将传统的机理建模与系统辨识结合起来，建模过程中充分考虑系统的非线性，最终得到液压伺服系统的精确模型。本文主要完成以下工作：（1）液压伺服系统的机理建模。根据对所研究的液压伺服系统的了解，从机理分析角度建立系统的模型。建模过程充分考虑了对系统响应影响较大的伺服阀流量非线性、伺服放大器饱和非线性，以及液压缸内的摩擦非线性。（2）液压伺服系统的线性黑箱模型辨识。给出了辨识试验设计，重点讨论了辨识信号的选择，提出了基于频率响应分析的M序列参数确定准则。给出了模型结构和参数辨识的方法，并分别采用M序列和正弦扫频信号作为辨识信号对液压伺服系统模型进行了辨识，试验结果证明正弦扫频信号是比M序列更适合作液压伺服系统的辨识输入信号。（3）基于LuGre模型和微分进化算法的液压位置伺服系统摩擦辨识。针对液压位置伺服系统不能直接进行恒速及力控制的特点，采用闭环三角波位置控制获得稳态情况下的液压缸速度-摩擦力对应关系，并利用微分进化算法辨识得LuGre模型的静态参数值。采用开环位置控制实现活塞杆的预滑动过程，根据液压驱动力和活塞杆微位移辨识得到LuGre模型的动态参数值。（4）基于ODE参数辨识的液压伺服系统白箱模型辨识。建立了系统空载和带载的状态空间模型，根据对实际系统的了解，确定待辨识的参数值，并利用信赖域方法进行参数辨识，得到了与实测数据比较符合的系统空载和带载情况下的白箱模型。

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