电液位置伺服系统神经滑模控制仿真

　　1 引言

　　电液伺服系统具有响应速度快，信号处理灵活，输出功率大等一系列优点，从而在各种行业有广泛的应用，然而电液位置伺服系统是一个典型的复杂非线性系统，实现高品质的控制性能比较困难;滑模变结构控制其滑动模态对加给系统的扰动和系统参数摄动具有完全的自适应性，响应速度快，在伺服系统中广泛应用，利用滑模控制进行伺服电液位置伺服系统控制成为研究的热点^[1]。一些学者提出最优滑模控制在伺服系统中应用，通过最优控制理论设计滑模面，实现了电液位置伺服系统的鲁棒控制^[2]，一些学者提出应用积分滑模自适应控制克服鱼雷尾舵伺服系统的参数不确定性和干扰问题^[3]，有文献提出模糊滑模控制方法^[4]，有文献引入神经网络和带饱和层的多滑模面，实现多滑模神经网络控制^[5]，有文献提出通过带死区补偿的变论域自适应模糊滑模控制提高跟踪精度^[6];这些方法都取得了较好的控制效果。分析了电液伺服控制系统的数学模型，通过线性化反馈技术设计了滑模控制率，通过RBF 神经网络逼近系统参数，从而克服系统的非线性和时变影响，通过MATLAB 仿真环境分析了系统的控制性能。

　　2电液位置伺服控制系统模型

　　2.1控制系统结构

　　电液位置伺服系统是典型的液压控制系统，控制系统结构如图1所示。

　　在系统中，功率放大器对控制器输出的小信号进行放大，获得足够的功率输出以驱动伺服阀。电液伺服比例阀是电液伺服系统中的核心元件，将电信号转化为液压能输出，起到电液转换作用，同时承载功率放大作用，具有快速响应和高控制精度，对输出流量和压力进行连续双向控制。液压缸是控制系统中的执行元件，将液压能转换为机械能输出。通过位移传感器做反馈，构成闭环控制系统。

　　2.2 电液伺服阀建模

　　电液伺服阀是由电气—机械转换器、液压控制阀及反馈机构组成的核心液压控制系统元件。在系统中，定义：Q_sv0—伺服阀空载流量;Ic输入电流;K_sv—伺服阀的静态流量放大系数;K_e—伺服阀的压力流量放大系数;P_L—负载压力，以电流作为输入信号，其输出流量的线性化方程可表示为

　　设伺服阀固有频率为ω_sv，伺服阀阻尼比为ξ_sv，当液压执行机构的固有频率 时，伺服阀的动态特性可以用一阶惯性环节表示为:

　　当液压执行机构的固有频率ω_H>50Hz 时，伺服阀的动态特性可以用二阶环节表示为:

　　2.3 液压缸系统建模