【技术实现步骤摘要】
本申请涉及电液伺服控制，尤其涉及一种电液执行器的控制方法及系统。
技术介绍
1、永磁同步电动机(permanent magnet synchronous motor，pmsm)驱动器的应用跨越了不同的工业领域，包括机电执行器和电液执行器。与机电执行器相比，电液执行器可以施加较大的驱动力并能够吸收冲击和碰撞，在高功率密度、可靠性和鲁棒性方面具有显着优势。
2、在工业应用中，永磁同步电动机的输出转矩和角速度必须根据其规格进行限制才能满足使用要求。此外，还可以约束液压泵的角加速度和加加速度，以避免寿命的减少和硬件故障。但电液执行器是一个典型的非线性系统，它具有诸多非线性特性和模型不确定性。随着工业界对电液执行器的控制性能要求越来要高，传统的比例、积分、微分(proportion、integral、derivative，pid)经典控制理论已经很难满足需求，因此针对电液执行器研究出更加先进的优化控制理论迫在眉睫。
3、由于电液执行器的非线性特性，导致液压回路的压力、泵和电机的转速以及永磁同步电机提供的转矩都受到机电硬件的限制，无法实现快速准确的转矩响应，这不仅降低了电液执行器的使用效率还严重影响其使用寿命。
技术实现思路
1、本申请提供了一种电液执行器的控制方法及系统，以解决电液执行器的使用效率低且使用寿命短的技术问题。
2、本申请第一方面提供的电液执行器的控制方法，应用于电液执行器，电液执行器包括永磁同步电机和液压系统，永磁同步电机的输出端与液压系统的
3、在一些可行的实现中，根据输出加权矩阵q、控制加权矩阵r、预测步长np和控制步长nc确定液压系统的代价函数j，包括：根据预测步长np和控制步长nc确定液压系统在k+1时刻的最优输出矩阵y；其中，y＝fxk+gδu；y为k+1时刻的输出矩阵，xk为增量状态空间模型的状态变量，f为差分后的状态矩阵，g为差分后的输入矩阵，δu为最优增量控制序列，t为转置；
4、其中，yk+1为k+1时刻的输出变量，为yk+1的转置，δut为t时刻与t-1时刻输入变量的差值，为δut的转置；ao为增量状态空间模型的系统矩阵，bo为增量状态空间模型的输入矩阵，co为增量状态空间模型的输出矩阵；根据最优输出矩阵y、输出加权矩阵q和控制加权矩阵r确定液压系统的代价函数j；其中，代价函数j为：j＝(rm-y)tq(rm-y)+δutrδu；
5、r＝diag(r0,r0,…,r0)
6、其中，rm为y的参考向量，q0为参考输出权重的单位矩阵，为液压缸活塞位置的控制加权系数，kvp为液压缸活塞速度的控制加权系数，为活塞腔受控压力的控制加权系数，kω为永磁同步电机机械角速度的控制加权系数，r0为控制输入权重的单位，为永磁同步电机输出扭矩的控制加权系数。
7、在一些可行的实现中，将液压系统在k时刻的状态变量和k+1时刻的参考输入带入代价函数j，控制代价函数j最小化，得到液压系统的最优增量控制序列δu，包括：k时刻的状态变量由永磁同步电机在k时刻的输出扭矩te计算得到；包括：根据液压系统中液压缸活塞的位置xp、液压缸活塞的速度vp、液压缸活塞的活塞腔的受控压力pa以及永磁同步电机的电角速度ω，确定液压系统的线性状态空间离散模型；其中，线性状态空间离散模型为：x＝[xp,vp,pa,ω]t，y＝[xp,0,pa,ω]t，u＝te，为x的一阶导数，x为液压系统线性状态空间的状态变量，a为液压系统线性状态空间的系统矩阵，b为液压系统线性状态空间的输入矩阵，c为液压系统线性状态空间的输出矩阵，u为液压系统线性状态空间的输入变量，y为液压系统线性状态空间的输出变量；
8、kspr为液压缸活塞弹性载荷的弹性系数，m为液压缸活塞的质量；kf为综合变型摩擦系数；aa为无杆腔的底面积，β0为液压缸活塞中油气混合物的体积模量；kleak为液压缸活塞中液压回路的总体泄露系数；d为液压系统中伺服泵的排量；fpump为伺服泵和永磁同步电机的整体转动摩擦系数；e为伺服泵和永磁同步电机的整体转动惯量，v0为无杆腔体积，无杆腔为液压系统中，液压缸内无活塞部分的腔体；根据离散后的线性状态空间离散模型确定液压系统的状态变量。
9、在一些可行的实现中，根据离散后的线性状态空间离散模型确定液压系统的状态变量，包括：将线性状态空间离散模型进行一阶前向离散化处理，得到公式1和公式2；其中，公式1和公式2为增量后的线性状态空间；公式1：δxt+1＝adδxt+bdδut；公式2：yt+1＝yt+cdadδxt+cdbdδut；cd＝c，ts1为液压系统的采样间隔，s为时间积分变量，e为自然常数；δxt+1为t+1时刻与t时刻的液压系统的状态变量的差值，ad为线性状态空间离散模型的系统矩阵，δxt为t时刻与t-1时刻的液压系统的状态变量的差值，bd为线性状态空间离散模型输入矩阵，δut为增量后的线性状态空间离散模型的输入变量，yt+1为t+1时刻的液压系统的输出变量，yt为增量后的线性状态空间离散模型的输出变量，cdad为线性状态空间离散模型输出矩阵，cdbd为线性状态空间离散模型的直接传递矩阵；根据公式1和公式2确定液压系统的增量状态空间模型；其中，增量状态空间模型：xk+1为k+1时刻的增量状态空间模型的状态变量，xk为增量状态空间模型的状态变量；yk为k时刻的输出变量；co＝[04×3,i3×3]；为δxt的转置，为yt的转置；根据增量状态空间模型确定液压系统的状态变量。
10、在一些可行的实现中，根据最优增量控制序列δu确定永磁同步电机在k+1时刻的参考转矩teref，包括：将最优增量控制序列δu中的第一个数值作为永磁同步电机在k+1时刻的参考转矩teref。
11、在一些可行的实现中，根据定子电流计算最优参考电压矢量，包括：根据参考转矩teref计算定子在q轴的参考电流其中，ψf为永磁同步电机的转子磁链，p为永磁同步电机的极对数；根据定子在q轴的参考电流以及无差拍电流预测控制的电压跟踪误差为零的原则确定定子在d轴的参考电压矢量和以及q轴的参考电压矢量其中，为定子在d轴参考电流矢量，为定子在q轴参考电流矢量，为k时刻定子在d轴的电流值，为k时刻定子在d轴的电流值，为本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种电液执行器的控制方法，其特征在于，应用于电液执行器的控制系统，所述电液执行器的控制系统包括永磁同步电机和液压系统，所述永磁同步电机的输出端与所述液压系统的输入端相连，所述控制方法包括：
2.根据权利要求1所述的电液执行器的控制方法，其特征在于，所述根据所述输出加权矩阵Q、所述控制加权矩阵R、所述预测步长NP和所述控制步长Nc确定所述液压系统的代价函数J，包括：
3.根据权利要求2所述的电液执行器的控制方法，其特征在于，
4.根据权利要求3所述的电液执行器的控制方法，其特征在于，所述根据离散后的所述线性状态空间离散模型确定所述液压系统的状态变量，包括：
5.根据权利要求4所述的电液执行器的控制方法，其特征在于，
6.根据权利要求5所述的电液执行器的控制方法，其特征在于，
7.根据权利要求6所述的电液执行器的控制方法，其特征在于，
8.根据权利要求7所述的电液执行器的控制方法，其特征在于，
9.根据权利要求8所述的电液执行器的控制方法，其特征在于，
10.一种电液执行器
...【技术特征摘要】
1.一种电液执行器的控制方法，其特征在于，应用于电液执行器的控制系统，所述电液执行器的控制系统包括永磁同步电机和液压系统，所述永磁同步电机的输出端与所述液压系统的输入端相连，所述控制方法包括：
2.根据权利要求1所述的电液执行器的控制方法，其特征在于，所述根据所述输出加权矩阵q、所述控制加权矩阵r、所述预测步长np和所述控制步长nc确定所述液压系统的代价函数j，包括：
3.根据权利要求2所述的电液执行器的控制方法，其特征在于，
4.根据权利要求3所述的电液执行器的控制方法...
【专利技术属性】
技术研发人员：王启武，高建波，李昱，刘道杰，董果凤，治文辉，
申请(专利权)人：山东省科学院激光研究所，
类型：发明
国别省市：
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