南京理工大学;江苏恒立液压股份有限公司姚建勇获国家专利权
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龙图腾网获悉南京理工大学;江苏恒立液压股份有限公司申请的专利电液比例多路阀位置控制系统的预定义时间跟踪控制方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN120029039B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-12-19发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510094458.6,技术领域涉及:G05B11/42;该发明授权电液比例多路阀位置控制系统的预定义时间跟踪控制方法是由姚建勇;阙妮喃;邓文翔;周正寿;刘红光;周忠华;哈良;潘红波;张国良设计研发完成,并于2025-01-21向国家知识产权局提交的专利申请。
本电液比例多路阀位置控制系统的预定义时间跟踪控制方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种电液比例多路阀位置控制系统的预定义时间跟踪控制方法,该控制方法基于构建的预定义时间自适应控制和扰动观测器,融合指令滤波反步控制思想,设计兼顾未知系统参数不确定性与未建模扰动补偿的非线性预定义时间跟踪控制器。针对电液比例多路阀位置控制问题,本发明既能保证预定义时间内对系统不确定性进行准确补偿,提升系统抗扰性能,又能避免高阶电液比例多路阀系统反步控制过程中微分爆炸现象,降低测量噪声对控制精度的影响,同时有效解决了传统非线性控制方法收敛性能较差的问题,且收敛时间不依赖于系统初始状态,具有良好的瞬态与稳态跟踪性能。
本发明授权电液比例多路阀位置控制系统的预定义时间跟踪控制方法在权利要求书中公布了:1.一种电液比例多路阀位置控制系统的预定义时间跟踪控制方法,其特征在于,包括以下步骤: 步骤1,建立电液比例多路阀位置控制系统的数学模型,转入步骤2; 定义未知参数变量θ1=Bvm,未知参数变量θ2=4βeCt+kd2Vt,则: 其中,表示变量*的一阶导数,系数g1、g2、g3均为已知常量:g1=Am,g2=4βekd1Vt,g3=4βeAVt;模型项模型项系统非匹配干扰项d1=ftm,系统匹配的干扰项d2=4βeqtVt;m为惯性负载的质量,Bv表示有效粘性阻尼系数,βe为液压油有效体积模量,Ct为泄漏系数,Vt为液压缸容积,A为液压缸工作面积,kd1为流量增益,kd2为压力流量系数,x1表示惯性负载的位移,x2表示惯性负载的速度,x3表示液压缸两腔压差,表示x1的导数,表示x2的导数,表示x3的导数;u为主阀阀芯位移,作为系统控制输入; 步骤2,根据电液比例多路阀位置控制系统的数学模型,设计预定义时间跟踪控制器, 具体如下: 步骤2-1、为实现对电液比例多路阀位置控制系统中不确定性的主动补偿,构建预定义时间自适应控制律以估计系统参数的不确定性,构建预定义时间扰动观测器以估计系统的未知扰动;具体步骤如下: 为了预定义时间自适应控制设计,对式6中存在不确定性的通道两边进行一阶滤波形式如下:*f|t=0=0,其中*表示滤波输入,*f表示滤波输出,κ为滤波系数,得到如下等式关系: 式7中,x2f、x3f、uf、d1f、d2f分别对应表示x2、x3、u、d1、d2对应的滤波输出; 定义中间变量和 定义中间变量M1、N1、M2和N2: 式9中,自变量i=1,2,λ为滤波系数; 则对式9求解可得: 式10中,τ表示积分函数自变量; 由式10得到Ni=Miθi, 进而得到 其中,自适应律估计误差表示未知参数θi的估计; 则基于电液比例多路阀位置控制系统数学模型的预定义时间自适应控制律设计为: 式11中,第一自适应系数第二自适应系数第三自适应系数δ、τi1、τi2、τi′均为可调参数,满足0<δ<1,τi1>0,τi2>0,不确定性估计中预定义时间参数Tu>0可被用户任意定义,中间变量 为了实现电液比例多路阀位置控制系统的未建模扰动补偿,构建具有如下形式的预设时间扰动观测器: 式12中,表示di的估计值,表示xi+1的估计值,s表示积分函数自变量,第一观测器系数第二观测器系数第三观测器系数 步骤2-2、基于步骤2-1对系统不确定性与未知扰动的主动补偿,为避免电液比例多路阀位置控制系统在传统反步控制中潜在的微分爆炸问题,构建预定义时间指令滤波器; 步骤2-3、根据电液比例多路阀位置控制系统的数学模型,结合预定义时间自适应控制律、预定义时间扰动观测器、预定义时间指令滤波器,设计兼顾不确定性补偿的预定义时间跟踪控制器; 转入步骤3; 步骤3,运用李雅普诺夫稳定性理论对使用预定义时间跟踪控制器的电液比例多路阀位置控制系统进行稳定性证明,并得到系统预定义时间内跟踪误差收敛到零附近邻域内的结果。
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