time (s)(a)Position tracking

time (s)(a)Estimation of x1

(b)Position tracking error

(b)Estimation of x2

Fig。 4。  Position tracking performance of the proposed method [0。015  sin(2pt)]。

position sensor, since the controller (33) uses not only position measured by the sensor but also the derivative of the measured position。 Hence, the controller gain should be determined by considering the trade-off between the tracking performance in the absence of noise and the amplification of the noise。

摘要  在论文中，我们展示了一个对电液系统（EHSs）进行位置跟踪的输出反馈非线性系统。 虽然以前的非线性控制方法提高了位置跟踪的性能，但是所有的方法都需要全状态反馈。然而，由于成本和空间的限制，不可能总是监测电液系统的全状态。所提出的方法由一个高增益的观测器和一个被动控制器组成。高增益观测器用于监测测全状态，被动控制器用于实现位置跟踪。 为了设计带有高增益观测器的被动控制器，一个定义的Lyapunov条件保证通过选择控制器增益使得初始动态跟踪误差是指数稳定的。 利用奇异摄动定理研究了闭环系统的稳定性。通过模拟和实验对提出的方法性能进行了验证。文献综述

1、介绍

电液系统（EHSs）对于现代工业自动化尤为重要，已广泛应用于各种机械机构，包括机器人和飞机执行器和滚轧机。相比于电子同行，他们也有很高的功率重量比[1,2]。此外，他们能够快速产生非常高的力量。然而，由于液压流体的可压缩性和伺服阀的复杂流动特性，使得电液系统的动力学特性有相当显著的非线性。因此，从学术和工业的角度对于电液系统位置控制的研究已产生极大的兴趣。

各种技术被用来控制一个电液系统的位置或力。在[ 1 ]中提出的标称工作点的非线性动力学的局部线性化。然而，该系统的非线性行为，需要使用保守回路增益来提高鲁棒性，但保守回路增益会降低控制器的性能。 在[3,4]，提出了使用压力反馈，以此来提高比例积分微分（PID）控制器在电液系统中的性能，但稳定性还未得到证明。 间接自适应控制结合电液系统线性模型的设计用于位置跟踪[ 5 ]，但使用线性模型导致控制器的效率受到限制。在[6–10 ]为了控制电液系统，对变结构控制（VSC）策略进行了研究。在控制动作中，抖振是变结构控制固有的，容易激发高频率模式，可能会导致系统不稳定。反馈线性化也被用来开发电液系统[ 11–13 ]。 基于Lyapunov函数的各种方法已被研究用于电液系统，阀动力学被认为使电液系统变为输入仿射系统。反推的方法被应用于电液系统 [ 14–20 ]以得到指数收敛所需的位置或负载压力。虽然反推控制器长而复杂[ 15 ]，但是反推控制器可以提高对电液系统的力/位置跟踪的性能。被动控制是一种利用钝化来实现控制目标的设计[ 21 ]。该技术已成功地应用于非线性模型，并且对于电液系统非常有效[ 21–25 ]。被动控制比反推算法更加简单直接，因为被动控制的合成输入是分离的。因此，与控制器相关的建模误差影响是分开的[ 22 ]。 虽然以前的非线性控制方法提高了对电液系统位置跟踪的性能，所有这些方法都需要全状态反馈。然而，由于成本和空间的限制，不可能总是监测电液系统的全状态。 此外，测量噪声与压力传感器相关，除非在伺服阀中嵌入位置传感器，否则不可能测量伺服阀的阀芯位置。 因此，对电液系统全状态的监测是必要的。 一些监测器用于预测活性悬浮液和电液系统的全状态[ 26–29 ]。 由于只是研究了观测器，因此只能证明观测器的稳定性。因为专为严格反馈形式的非线性控制器的设计没有从那些观测器分离，所以应该研究闭环系统的稳定性。几种基于观测器的非线性控制器在[ 30，31 ]中被提及。在[ 30 ]只有加速度被观测器预估。一个比例积分(PI）观测器被设计用于预估全状态[ 31 ]。 虽然预估性能得到了验证，但闭环稳定性没有被证明。论文网