电动静液作动器的自适应变阻尼滑模控制
2021-12-09付永领李宇鹏王明康林自旺朱德明
付永领, 李宇鹏, 王明康, 林自旺, 朱德明
(1. 北京航空航天大学 机械工程及自动化学院, 北京 100191; 2. 北京精密机电控制设备研究所, 北京 100076)
在多电/全电飞机的趋势下,新型的电传作动器包括电静液作动器(electro-hydrostatic actuator,EHA)和机电作动器(electromechanical actuator,EMA)得到了快速发展[1-2]. EHA相比于EMA,它具有液压的自润滑作用且没有机械结构的卡死问题,因而在现阶段被广泛应用. 然而EHA也有着自身需要解决的问题,如参数随着外部环境的时变性问题、液压缸本身的摩擦和泄漏带来的死区和参数不确定性等[3].
因此,许多学者提出了多种方案来尝试解决上述问题. 如多环级联的模糊自适应PID方法,但该方法中模糊规则的设计过度依赖经验和专家系统[4-6]. 此外,反馈线性化控制、模型参考自适应控制、H∞控制、反步法控制等方法也被应用到EHA的控制中以期提高系统的鲁棒性[7-9]. 再者,一些人工智能的控制方法也在EHA领域进行了初步尝试,如基于灰度预测的PID控制、基于神经网络的反步法控制等等,不过此类方法或全局寻优要求较高的硬件算力,或需要系统状态全部可测,给EHA的驱动控制均带来巨大的压力[10-11]. 然而,基于自适应鲁棒的方法在伺服阀控上被证明是一种行之有效的控制方法,但是其由于偏微分的存在使得控制量非常复杂,因此在EHA上没有得到广泛的研究[12-13].
滑模控制作为一种鲁棒控制策略,具有对系统外部扰动、内部参数摄动均不敏感的优点,且逻辑简单,有着严格的证明过程和理论支撑[14-16]. 但它不足之处在于:①需要较大的控制增益和非线性鲁棒项来压制系统的不确定性,这种不连续“过度”补偿容易导致系统稳态时的抖振;……
