http://www.guangzhouludengchechuzu.com/ 南沙云梯车出租,东莞云梯车出租,番禺云梯车出租      固定拓扑下的云梯车的多电液伺服执行器同步控制方法?
来源: admin   发布时间: 2020-08-05   515 次浏览   大小:  16px  14px  12px
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             南沙云梯车出租,东莞云梯车出租,番禺云梯车出租      固定拓扑下的云梯车的多电液伺服执行器同步控制方法?       建立了单个电液伺服系统的数学模型,为研究多个电液伺服执行器的同步控制打下基础。本文中研究的电液伺服执行器的执行元件是液压缸,因此考虑的是液压缸的同步问题。多个液压缸按照主从式方式同步,即选定一个电液伺服执行器处于主动地位,设计控制器使其他多个从动的电液伺服执行器位移、速度、压力能跟踪上处于主动地位的电液伺服执行器的相应状态。按照多智能体的领导一致性理论,处于主动地位的电液伺服执行器即为领导者,其他处于从动地位的电液伺服执行器为跟随者,跟随者将在一致性控制律的作用下跟踪上领导者的状态。此外,固定的通信拓扑是拓扑结构中最简单和最基本的,研究固定拓扑是一致性控制的首要任务。云梯车的多电液伺服执行器间通信拓扑固定时,电液伺服执行器间的通信关系不随时间改变。因此,本章研究多个电液伺服执行器与领导者的位移、速度、压力的同步问题,换句话说,多个电液伺服执行器与领导者在固定拓扑下的同步控制问题。本章首先根据电液伺服执行器的邻域信息为其设计同步控制律,再采用线性矩阵不等式(LMI)为云梯车的多电液伺服执行器同步控制器提供参数设计方法,然后构建Lyapunov候选函数分析系统的稳定性。最后通过Matlab软件的Simulink模块搭建含有四个电液伺服执行器的仿真模型,仿真证明了同步控制算法的有效性。



            2  固定拓扑下的同步控制算法设计   3.2.1控制算法设计在上一章中,已经建立了单个电液伺服系统的数学模型如式(2-40)。根据假设,本文研究的多个电液伺服系统和领导者均具有相同的数学模型,即每个系统的模型参数均相同。对于状态空间模型式(2-40)来说,系统矩阵、输入矩阵、以及输出矩阵都同。考虑n个电液伺服系统,不考虑外负载扰动,第i(i =1,,n)个电液伺服系统的状态方程为i i iz=Az+Bv(3-1)其中,iz表示第 i个电液伺服系统的状态,iv是控制输入, A是系统矩阵, B是输入矩阵。领导者与所研究的多个电液伺服系统具有相同的数学模型,其状态方程为00z=Az+Br其中,0表示领导者的状态, r是领导者的参考输入,A是系统矩阵, B 是输入矩阵。本节的控制目标是设计第i个电液伺服系的控制输入vi,使得第i个电液伺服系统的状态iz在固定通信拓扑 G下可以收敛到领导者的状态0z的邻域。在固定通信拓扑下,多个电液伺服系统与领导者间的通信不随时间改变。为了分析多个电液伺服系统与领导者的同步控制问题,定义第i个电液伺服系统与领导者之间的状态误差为i i0e=z−z(i =1,, n)。根据每个电液伺服系统只能够获得自身和与其能实现通信的邻居的状态信息,设计第i (i =1,,n)个电液伺服系统的控制律为00。由于本文建立的电液伺服系统数学模型是三阶状态空间模型,定义状态向量维数m=3。所以n个电液伺服系统的控制律假设包含领导者和n个电液伺服系统的多电液伺服系统间的通讯拓扑图G 是连通的,且至少有一个电液伺服系统与领导者能够通信。假设领导者的输入r是有界的。定理3.1考虑由n 个电液伺服系统(3-1)和领导者(3-2)组成的多电液伺服系统,在假设2.1-2.2和假设3.1-3.2成立的条件下,设计反馈,如果以下线性矩阵不等式(LMI)有正定解 P。那么n个电液伺服系统与领导者之间的状态误差e是一致最终有界的,这就表示所有电液伺服系统的状态能够收敛到领导者对应状态附近的一个邻域。



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              固定拓扑下的同步控制算法仿真结果下面利用多电液伺服系统来仿真验证固定拓扑下的同步控制算法的有效性。考虑一个多电液伺服系统,由四个电液伺服执行器和一个领导者组成,通信拓扑图是不随时间改变的固定拓扑。领导者被标记为节点node 0,另外四个电液伺服执行器分别被标记为节点node 1、node 2、node 3、node 4。领导者node0可以和节点node 1通信,node 1、node 2和node 3  两两可以通信,node 4只可以和节点node  1通信。因此,拉普拉斯矩阵 L ,领导连接矩阵0A,矩阵0H=L+A可以计算得出。其中 H 矩阵的最小特征值min =0.2087。通信拓扑图其他控制器参数设置。描绘了四个电液伺服执行器和领导者的液压缸输出位移随时间变化的轨迹,以及位移的同步误差曲线。展示了四个电液伺服执行器和领导者的速度随时间变化的轨迹,以及速度的同步误差曲线。刻画了四个电液伺服执行器和领导者的压力随时间变化的轨迹,以及压力的同步误差曲线。每个电液伺服执行器的控制输入可以看出,四个电液伺服执行器的三个状态位移、速度、压力都能很快地收敛到领导者对应状态附近。四个电液伺服系统的位移、速度、压力与领导者的对应状态的同步误差分别在0.4mm、0.0005m/s、0.5N左右。



              综合分析以上仿真结果,表明设计的同步算法能实现多个电液伺服系统与作为领导者的电液伺服系统状态能实现同步,即能同步跟踪领导者,且误差控制在合理范围内。因此,本文所设计的固定拓扑下的同步控制算法合理可行。为第六章中在电液伺服驱动的2-DOF
机械臂实验平台上验证同步控制算法打下基础。


     
           研究了固定拓扑下云梯车的多电液伺服执行器同步控制问题。首先基于节点交互信息为每个电液伺服系统设计控制律。然后构造李雅普诺夫能量函数分析系统稳定性,利用线性矩阵不等式(LMI)给出同步控制器的参数设计方法,得到使系统稳定的控制器系数矩阵,并给出了同步误差最终一致有界的结果。最后通过Matlab软件的Simulink模块搭建多电液伺服系统的仿真模型,进行数值仿真验证所提方法的合理性和有效性。




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