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1、2016年7月北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào)July2016第42卷第7期JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsV01．42No．7http：／／bhxb．buaa．edu．cnjbuaa@buaa．edu．cnDOI：10．13700／j．bh．1001．5965．2015．0454EHA反饋線性化最優(yōu)滑模面雙模糊滑?？刂茝堈?，李海軍1’+，諸德放2(1．海軍航空工程學(xué)院兵器科學(xué)與技術(shù)系，煙臺(tái)264001；2．空軍勤務(wù)學(xué)院航空彈藥系，徐州221000)摘要：為提高
2、電靜液作動(dòng)器(EHA)控制性能，提出了一種反饋線性化最優(yōu)滑模面的雙模糊滑?？刂品椒?。該方法在EHA的非線性模型上，利用反饋線性化方法將其線性化，在此基礎(chǔ)上建立線性切換函數(shù)，并采用最優(yōu)控制理論對(duì)切換函數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。為削弱抖振將模糊控制算法引入滑模控制中，采用一個(gè)模糊控制器，根據(jù)最優(yōu)滑模函數(shù)運(yùn)動(dòng)特性的數(shù)值對(duì)切換控制增益進(jìn)行估計(jì)；采用另一個(gè)模糊控制器，根據(jù)滑?？刂圃韺?duì)切換控制項(xiàng)進(jìn)行調(diào)整。仿真結(jié)果證明了該方法的有效性。關(guān)鍵詞：電靜液作動(dòng)器(EHA)；反饋線性化；滑?？刂?；最優(yōu)控制；模糊控制中圖分類號(hào)：THl37文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：
3、1001-5965(2016)07．1398-08多／全電飛機(jī)是現(xiàn)代飛機(jī)的一個(gè)新興發(fā)展方向，其作動(dòng)系統(tǒng)將采取新型功率電傳作動(dòng)器，而電靜液作動(dòng)器(Electro—HydrostaticActuator，EHA)是其實(shí)現(xiàn)的一種重要形式¨圳。與傳統(tǒng)作動(dòng)器相比，EHA具有占用空間小、效率高等優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)其是一種強(qiáng)非線性的電液位置伺服系統(tǒng)，存在參數(shù)時(shí)變性及外界干擾的不確定性，這些都嚴(yán)重影響系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。為提高EHA動(dòng)態(tài)性能，許多學(xué)者基于非線性控制理論來(lái)設(shè)計(jì)其控制器，如滑模變結(jié)構(gòu)控制舊71、自適應(yīng)控制陪101和模糊控制¨¨等，并取得了一
4、定的成果。在這些非線性控制策略中，滑模變結(jié)構(gòu)控制由于設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單且對(duì)系統(tǒng)參數(shù)攝動(dòng)和外界擾動(dòng)強(qiáng)魯棒性而深受重視¨“。對(duì)非線性系統(tǒng)而言，在設(shè)計(jì)滑模變結(jié)構(gòu)控制器時(shí)，應(yīng)取非線性的切換函數(shù)，但目前大多采用線性的切換函數(shù)，這將降低系統(tǒng)的控制性能，且滑模變結(jié)構(gòu)控制由于其本質(zhì)上的不連續(xù)特性將引起系統(tǒng)的抖振，這種抖振不僅增加了控制器的負(fù)擔(dān)，而且有可能使系統(tǒng)跟蹤誤差在零點(diǎn)附近產(chǎn)生抖動(dòng)，從而增大穩(wěn)態(tài)誤差，有時(shí)甚至?xí)斐上到y(tǒng)的不穩(wěn)定¨31。反饋線性化是一種非線性控制設(shè)計(jì)方法，其基本思想是：通過(guò)適當(dāng)?shù)姆蔷€性狀態(tài)變換和反饋?zhàn)儞Q，使非線性系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全部或部分的精
5、確線性化，以方便應(yīng)用熟知的線性控制方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，但其需要精確的模型信息，無(wú)法克服干擾，魯棒性較差?；谝陨显?，本文以EHA為研究對(duì)象，將反饋線性化與滑模變結(jié)構(gòu)控制相結(jié)合：一方面利用滑模變結(jié)構(gòu)對(duì)外界干擾強(qiáng)魯棒性特點(diǎn)，減弱反饋線性化對(duì)精確模型的依賴，以提高EHA控制系統(tǒng)的魯棒性；另一方面將EHA的非線性模型反饋線性化后，可建立線性滑模切換函數(shù)，并應(yīng)用線性理論來(lái)改善其動(dòng)態(tài)性能；同時(shí)引入了模糊控制算法來(lái)削弱系統(tǒng)的抖振。最后，對(duì)EHA的跟蹤控制進(jìn)行了仿真，通過(guò)仿真驗(yàn)證了本文所提方法的有效性。1EHA非線性建模1．1系統(tǒng)描述EHA系統(tǒng)組
6、成原理如圖1所示，該系統(tǒng)執(zhí)收稿日期：2015-07-07；錄用13期：2015-09—11；網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)間：2015—10-1416：22網(wǎng)絡(luò)出版地址：WWW．cnki．net／kcms／detail／11．2625．V．20151014．1622．011．html}通訊作者：Tel．：13081617309E-mail：li_haijun@sohu．corn引用格式：張振，李海軍，諸德放．EHA反饋線性化最優(yōu)滑模面雙模糊滑?？刂脾鬔．北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào)，2016，42(7J：1398-1405．ZHANGZ．LIHJ，ZHU
7、DF．DoublefuzzyslidingmodecontrolforEHAbasedOHfeedbacklinearizationoptimalslidingsnr-faceⅣJ．JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics，2016，42f7)：1398·1405(inChinese)．第7期張振，等：EHA反饋線性化最優(yōu)滑模面雙模糊滑?？刂?399行元件為對(duì)稱雙作用液壓缸，液壓泵為雙向定積；盧。為液壓油等效容積彈性模數(shù)；f、￡。分別排量泵，動(dòng)力源為永磁同步電
8、機(jī)。EHA控制器為液壓泵內(nèi)、外泄漏系數(shù)；Pm。為液壓管路通過(guò)比較指令位移與實(shí)際位移的大小，來(lái)改變壓降。電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向，從而達(dá)到控制作動(dòng)器位移在式(4)中，液壓管路壓降PPiP。大小與流量的目的。大小有關(guān)，根據(jù)Darcy管流動(dòng)方程，其與流量的關(guān)?瓜饋系近似為1、，侈’z髓圖l
