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一种阀控缸高精度运动控制策略

刘国庆 王建新 平自龙 张晓铭

刘国庆, 王建新, 平自龙, 等. 一种阀控缸高精度运动控制策略[J]. 水下无人系统学报, xxxx, x(x): x-xx doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2025-0110
引用本文: 刘国庆, 王建新, 平自龙, 等. 一种阀控缸高精度运动控制策略[J]. 水下无人系统学报, xxxx, x(x): x-xx doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2025-0110
LIU Guoqing, WANG Jianxin, Ping Zilong, Zhang Xiaoming. A high-precision motion control strategy for valve-controlled cylinders[J]. Journal of Unmanned Undersea Systems. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2025-0110
Citation: LIU Guoqing, WANG Jianxin, Ping Zilong, Zhang Xiaoming. A high-precision motion control strategy for valve-controlled cylinders[J]. Journal of Unmanned Undersea Systems. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2025-0110

一种阀控缸高精度运动控制策略

doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2025-0110
详细信息
    作者简介:

    刘国庆(1995-), 男, 硕士, 工程师, 主要研究方向为海洋装备的机械结构设计及减振降噪等

  • 中图分类号: TJ630; U674.76

A high-precision motion control strategy for valve-controlled cylinders

  • 摘要: 阀控缸作为电液伺服系统的关键组成部分, 其运动精度直接决定了该系统的平稳性、响应速度及终端定位精度。然而, 该阀控缸系统在实际运行中常面临复杂的非线性摩擦、参数不确定性以及外部负载扰动等问题, 导致传统控制策略难以满足高精度定位的严苛要求。比例-积分-微分(PID)控制在应对强非线性和参数变化时鲁棒性不足, 易产生超调或稳态误差;而滑模控制虽具强鲁棒性, 但其固有的抖振现象会加剧机械磨损并影响定位精度。为攻克这一技术瓶颈, 文中提出了一种先进的基于快速动力学补偿项和非线性鲁棒反馈项的自适应鲁棒控制策略。为验证所提策略的有效性与优越性, 研究进行了详尽的对比仿真分析。结果表明, 相较于传统的PID控制和滑模控制(SMC), 文中设计的自适应鲁棒控制器在阀控缸运动过程中展现出显著提升的控制性能。

     

  • 图  1  阀控缸系统工作原理图

    Figure  1.  Working principle diagram of valve-controlled cylinder system

    图  2  各个参数自适应跟踪效果

    Figure  2.  Parameter estimation

    图  3  P2P轨迹跟踪图

    Figure  3.  P2P trajectory tracking graph

    图  4  P2P轨迹误差图

    Figure  4.  P2P trajectory error graph

    图  5  关于C4的P2P轨迹误差图

    Figure  5.  P2P trajectory error graph of C4

    图  6  正弦轨迹跟踪图

    Figure  6.  Sine trajectory tracking graph

    图  7  正弦轨迹误差图

    Figure  7.  Sine trajectory error graph

    图  8  正弦轨迹C4误差图

    Figure  8.  Sine trajectory C4 error graph

    表  1  P2P轨迹控制效果评价表

    Table  1.   P2P trajectory control effect evaluation form

    控制器Me/mµe/mσe/m
    C29.586 314×10−33.558 723×10−34.035 888×10−3
    C33.382 303×10−31.114 610×10−31.272 802×10−3
    C41.001 255×10−53.713 325×10−64.242 131×10−6
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    表  2  正弦轨迹控制效果评价表

    Table  2.   Sin trajectory control effect evaluation form

    控制器Me/mµe/mσe/m
    C21.107 421×10−27.0757 67×10−33.394 331×10−3
    C33.378 842×10−32.195 073×10−31.062 460×10−3
    C41.162 227×10−57.432 161×10−63.556 806×10−6
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出版历程
  • 收稿日期:  2025-08-22
  • 修回日期:  2025-10-27
  • 录用日期:  2025-10-30
  • 网络出版日期:  2026-03-27
图(8) / 表(2)

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