液压四足机器人髋关节由伺服阀控缸系统构成,是机械腿的关键组成部分.它的控制性能直接影响着机械腿甚至机器人的运动控制精度.因为髋关节工作情况的复杂性和阀控缸系统自身的非线性,使得传统控制算法无法满足机器人运动性能指标的要求.由此,本文对液压四足机器人髋关节伺服阀控缸系统的控制方法进行了研究.首先通过对髋关节工作条件的分析完成了伺服阀控缸的数学建模,然后基于鲁棒自适应动态面的控制算法设计了伺服阀控缸系统的控制器,并从李雅普诺夫稳定判据的角度证明了系统的稳定性.最后通过Matlab与AMESim的联合仿真,对鲁棒自适应动态面与传统PID及普通动态面的控制效果做出对比,证明了所研究算法的有效性.

为改善运动型多功能汽车(SUV)主动防侧翻能力,提出基于电控液压制动系统的鲁棒防侧翻控制方法。考虑汽车的纵向、侧向、横摆、侧倾以及4个车轮的运动,建立8自由度非线性汽车模型;以线性3自由度侧翻系统为参考模型设计鲁棒控制器,以横向载荷转移率作为侧翻评价指标,应用差动制动原理分配横摆力矩控制多自由度车辆;用AMESim软件建立电控液压制动系统模型,用于控制各轮制动力矩;选取J-Turn及Worst-Case典型侧翻工况进行数值仿真,分析防侧翻控制方法对不同行驶工况的适用性。结果表明EHB系统能够满足防侧翻制动要求;该方法能有效减小横向载荷转移率,降低SUV侧翻危险。

针对采用PID控制器控制液压操纵负荷系统存在系统握杆稳定性及平滑性不好的缺点,设计了一种基于结构化奇异值设计方法的鲁棒控制器,并将两种控制进行了对比实验。结果表明,本文设计的鲁棒控制器有效地提高了系统的握杆稳定性及平滑性。

针对电液位置伺服系统的不确定性与输入饱和问题,提出自适应抗饱和控制策略。建立阀控缸系统的数学模型;在基于反步法的设计框架下,将输入饱和导致的跟踪误差加入到李亚普诺夫函数当中,并根据该李亚普诺夫函数设计控制器。通过使李亚普诺夫函数渐近稳定,使得系统跟踪误差收敛于零。针对系统模型中的不确定参数,通过自适应算法对其进行迭代更新,以保证控制器的有效性。以跟踪误差最小为目标函数,采用粒子群搜索算法优化控制器的4个参数。结

本文提出了一种具有未建模动态特性，参数变化和未知外界干扰等不稳定性电液伺服系统鲁棒最优控制结构，该结构包括用来确定系统对输入指令跟踪性能的最优控制和用来克服系统不确定性的辅助控制两部分，对泵控马达调速系统的仿真结果表明了该方法的有效性。

考虑电液系统的强非线性特点,提出了一种基于液压无源性理论的非线性鲁棒控制方法。该控制方法利用跟踪误差的滑模与液压无源性理论中的压力误差储能函数构建Lyapunov函数,backstepping逆向递推过程分解为位置跟踪与压力跟踪两个环节,为了化解电液系统中两个控制容腔的压力内动态所造成的冗余自由度难题,提出了基于稳态工作点的期望压力分配策略,从而推导出非线性鲁棒控制律。在样机系统上的实验结果表明,被试电液系统在跟踪0.2~20 mm/s速度范围内指令轨迹时跟踪误差的均方根均在5μm以内,基于液压无源性的非线性鲁棒控制方法实现了良好的跟踪性能与性能鲁棒性。

针对存在参数不确定性、复杂非线性等特点的数字缸伺服系统，提出了自适应滑模鲁棒控制方法，在Lyapunov稳定性分析的基础上，给出了参数自适应律，设计了相应的控制器，并通过MATLAB对系统特性进行仿真分析。仿真结果表明，该控制算法改善了系统控制性能，具有较好的跟踪响应和较强的鲁棒性以及工程实用性。

针对电液伺服系统的跟踪控制问题，在假设系统模型参数和不确定性界都未知的情况下，提出一种变结构自适应鲁棒控制方案。通过自适应方法来消除系统不确定性对系统控制性能的影响，从而达到良好的跟踪控制要求。基于李雅普诺夫稳定性理论证明了系统的渐进稳定性。仿真结果证明了该方案的有效性。

随着液压技术的不断发展，特别是微型技术的发展，大大扩大了液压技术的应用领域。为了使液压技术更好地满足实际需要，本文针对小流量控制所存在的主要问题，提出了三闭环油温控制，并辅以油温鲁棒控制进行校正，提高了小流量控制的精度。

为了提高双缸液压驱动提升系统实际运行中的鲁棒稳定性和动静态性能，提出一种基于降维观测器的鲁棒输出反馈同步控制方案。该控制器是针对液压缸速度不易测量和实际系统的完整非线性动态模型存在参数不确定性及外部干扰的情况而设计的，并且为了提高两缸的同步性，同步控制设计中引入两活塞位置同步误差的积分作为系统的附加状态。所设计的控制器理论上保证了无速度传感器的提升系统即使在非线性外界扰动和参数不确定的影响下，液压活塞的位置、速度误差和同步误差仍均能渐近收敛到零。仿真研究结果也验证了所提出的控制方法的有效性。