买专利卖专利找龙图腾，真高效！ 查专利查商标用IPTOP,全免费！专利年费监控用IP管家,真方便！

申请/专利权人：江苏科技大学

摘要：本发明公开了一种基于相邻交叉耦合的升沉补偿平台多缸同步控制方法，包括如下步骤：建立基于CARIMA模型的平台液压伺服系统数学模型；基于相邻交叉耦合控制方式，引入耦合系数和相邻液压缸之间的同步系数，建立自身液压缸以及与其相邻的两个液压缸的同步误差和同步误差分量；采用广义预测控制算法，在其二次性能指标函数中引入相邻两个液压缸的同步误差和同步误差分量得到新的控制律作用于各个液压缸，实现多缸同步控制。本发明采用相邻交叉耦合的同步控制方式，引入耦合系数和同步系数，能够提高系统的同步控制精度以及同步控制性能，使各个液压缸不会因接收到不同的船舶姿态控制信号而发生不协调运动，保证升沉补偿平台的稳定运作。

主权项：1.一种基于相邻交叉耦合的升沉补偿平台多缸同步控制方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：建立基于CARIMA模型的平台液压伺服系统数学模型；S2：基于相邻交叉耦合控制方式，引入耦合系数和相邻液压缸之间的同步系数，建立自身液压缸以及与其相邻的两个液压缸的同步误差和同步误差分量；S3：采用广义预测控制算法，在其二次性能指标函数中引入相邻两个液压缸的同步误差和同步误差分量得到新的控制律作用于各个液压缸，实现多缸同步控制；步骤S1中CARIMA模型的获取方式为：平台液压伺服系统包括伺服放大器、电液伺服阀、液压缸和位移传感器，根据阀控非对称缸的流量连续性方程、阀的流量方程以及液压缸和负载的力平衡方程以及元件传递函数建立系统的位置传递函数模型，将其采样离散化并转化为CARIMA模型；步骤S1中平台液压伺服系统数学模型的建立方法为：将伺服放大器视为比例增益Ka；位移传感器将位移信号转化为电压信号，将位移传感器的比例系数视为Kf；将电液伺服阀看作为二阶振荡环节，其传递函数为： 式1中Ksv为电液伺服阀的流量增益，ωsv为电液伺服阀的固有频宽，ζsv为电液伺服阀的阻尼比；阀的线性化流量方程、伺服阀到液压缸的流量连续性方程、液压缸的输出力与负载力平衡方程可表示为如下形式： 式2中，qL为负载流量；Kc为滑阀流量压力系数；pL为负载压力；Cip为液压缸内泄漏系数；V1为液压缸无杆腔的容积；βe为有效体积弹性模量；A1、A2分别为液压缸无杆腔和有杆腔的有效作用面积；P1、P2分别为液压缸无杆腔和有杆腔压力；xp为活塞杆位移，Bp为粘性阻尼系数；FL为理论负载力，K为负载刚度；工程上将忽略弹性负载时的执行元件和被控对象视为一个积分与二阶环节的组合；液压缸的传递函数为： 式3中，A1为液压缸的有效作用面积，ξh为液压缸-负载质量系统的阻尼比，wh为液压缸-负载质量系统的固有频率；由式1-式3可得电液伺服系统的位置开环传递函数为： 将电液位置伺服系统的开环传递函数进行采样离散化处理，并进行平移，得到系统的输入输出模型差分方程： 由式5可得 根据系统的差分方程，可知na,nb的阶次；则基于CARIMA模型的电液伺服系统可表示为如下形式：Az-1yik＝Bz-1uik-1+Cz-1ξk1-z-17式7中步骤S2中同步误差和同步误差分量的定义如下：采用相邻交叉耦合控制方式，使每个液压子系统与其相邻两个液压缸子系统之间相互耦合，由于各个液压系统接收到的位姿控制信号有所不同，故在同步误差中引入耦合系数和同步系数，对于相邻两个液压缸之间的同步误差εi,i+1,εi,i-1和同步误差分量定义如下： 式8中为相邻液压缸的输出位移，mi,i+1,mi,i-1为同步系数，ri为各个液压缸接收的位姿信号，当位姿信号相同时，同步系数就为1，耦合系数为1故省略给出；同步误差Φi,i+1,Φi,i-1和同步误差分量Ψi,i+1,Ψi,i-1的矩阵形式可表示为如下形式： 式9中 为同步误差分量矩阵，Np为预测长度；当液压缸自身的跟随误差、与其相邻两个液压缸的同步误差εi,i+1,εi,i-1，同步误差分量都趋向于0时，可认为六个液压缸输出同步；步骤S3中引入相邻两个液压缸的同步误差和同步误差分量的二次性能指标函数具体为：选取的各个二次性能指标函数包含自身的跟随误差、控制增量以及自身液压缸分别与其相邻两个液压缸之间的同步误差和同步误差分量，表达形式如下： 式10中，yi*k+j|k为每个系统基于k时刻和以前时刻的输入输出数据对未来k+j时刻系统的最佳输出预测；yrik+j为未来k+j时刻的期望输出，Δui为控制增量；E为数学期望，k1,k2；β1,β2分别为影响同步误差和同步误差分量的补偿系数，λi是影响跟踪误差的控制加权因子；步骤S3中新的控制律作用于各个液压缸的方法为：当λi＞0时，二次性能指标函数可表示为如下矩阵形式： 式11中Yi*k＝[yi*k+1∣k,yi*k+2∣k,…,yi*k+P∣k]T；ΔUik＝[Δuik,Δuik+1,…,Δuik+Nu-1]T；通过将二次性能指标函数极小化可求得每个液压伺服系统的控制增量Δuik，从而获得各液压伺服通道的控制量；步骤S3中各液压伺服通道的控制量的获取方法为：以液压子系统一为例求其控制量，此时的性能指标函数包含液压缸一分别与液压缸二和液压缸六之间的同步误差和同步误差分量，其矩阵形式为： 将式12极小化得到如下形式： 式13中η1＝k1I+β1PTP,η2＝k2I+β2PTP，取式13矩阵的第一行记为液压伺服通道一得控制增量Δu1k，则得到k时刻液压伺服通道一所需的控制量为过去时刻控制量和当前时刻控制增量的和即为：u1k＝u1k-1+Δu1k14以此方式类推，即可得到其余液压伺服通道的控制增量Δuik，从而获得各液压伺服通道的控制量为：uik＝uik-1+Δuik15。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 江苏科技大学 一种基于相邻交叉耦合的升沉补偿平台多缸同步控制方法