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,314 北京科技大学学报 第30卷 模型并不理想，采用本文提出的变步长DCT一 4电液位置系统的自适应逆控制仿真研究 VSNLMS算法，按照图2的X滤波自适应逆控制系 4.1对象建模 统结构，在对象模型不精确的情况下，使用总系统误 采用自适应逆控制系统策略对液压位置系统进 差求在线自适应对象的逆，进行在线逆建模，并用复 行自适应建模，系统如图5所示 制的逆对象模型作为前馈控制器进行控制系统 建模信号「 设计， 同服4电液△Q 放大器 何服阀 +液压缸A此，对象扰 系统输入信号为幅值士1，周期0.2s的余弦信 号；参考模型为1；逆对象滤波器阶数取20，初始权 一对象模型 值设为0，自适应次数n=3000,步长0.001s.取功 多 率遗忘因子r=0.99,调整系数c=0.01.将自适应 后得到的逆对象模型权系数进行复制，如图2所示， 图5液压位置控制建模 Fig.5 Plant modeling of HAPC 作为控制器对系统进行控制，动态响应如图7所示， 当系统内部参数发生变化，液压固有频率和固有阻 将被控对象传递函数取值： 尼比分别变为0=0.2，=150后的系统动态跟 0.044 G(s)= 踪图如图8所示 2 11.4s 3202+320 0.16s十 3252+325 1.5 期望输出 1.0 (5) 0.5 进行离散化后为： G(e)=100,018,3+01722+0.16,+0.013 z4-3.41z3+4.47z2-2.66z+0.61 1.0 系统输出 (6) 1000 2000 3000 控制过程中，由于油液温度变化，使得液压固有 阻尼比、液压固有频率等系统参数发生变化，在仿真 图7系统跟踪响应 过程中视其为随机变量， Fig-7 System track response 采用传统LMS算法对式(6)表达的系统进行 对像建模10，=0.08，=325.输入信号为零均 1.0 值，方差为1的高斯白噪声，滤波器阶数20，初始权 0.6 值0，自适应次数3000.对象模型误差结果如图6 02 所示，按照图2采用复制的对象模型利用总系统误 差自适应建立逆对象模型. 0.6 0.020 -1.0 1000 2000 000 0.016 月 0.02 图8系统参数变化后的跟踪响应 0.008 Fig.8 System track response of variable parameters 0.00 从图7和图8可见，在被控对象参数发生变化 且对象模型不精确的情况下，使用X滤波自适应逆 1000 2000 3000 控制系统结构基于本文提出的DCT一VSNLMS算 法对液压位置系统进行控制，控制系统对给定位置 图6对象模型误差 Fig.6 Plant model error 的跟踪具有良好的动态特性，跟踪速度快，精度较 高，对系统参数变化具有较强鲁棒性 4.2在线逆对象建模及控制系统仿真 由图6可见，误差平方起伏明显，自适应3000 5结论 次后，误差仍没有达到好的收敛精度，辨识出的对象 本文基于自适应逆控制理论，采用X滤波自适4 电液位置系统的自适应逆控制仿真研究 4∙1 对象建模 采用自适应逆控制系统策略对液压位置系统进 行自适应建模系统如图5所示． 图5 液压位置控制建模 Fig．5 Plant modeling of HAPC 将被控对象传递函数取值： G（ s）＝ 0∙044 s s 2 3202＋ 1∙4s 320 ＋1 s 2 3252＋ 0∙16s 325 ＋1 （5） 进行离散化后为： G（ z ）＝ 10—3（0∙018z 3＋0∙17z 2＋0∙16z ＋0∙013） z 4—3∙41z 3＋4∙47z 2—2∙66z ＋0∙61 （6） 控制过程中由于油液温度变化使得液压固有 阻尼比、液压固有频率等系统参数发生变化在仿真 过程中视其为随机变量． 采用传统 LMS 算法对式（6）表达的系统进行 对象建模［10］ξ0＝0∙08ω0＝325．输入信号为零均 值方差为1的高斯白噪声滤波器阶数20初始权 值0自适应次数3000．对象模型误差结果如图6 所示．按照图2采用复制的对象模型利用总系统误 差自适应建立逆对象模型． 图6 对象模型误差 Fig．6 Plant model error 4∙2 在线逆对象建模及控制系统仿真 由图6可见误差平方起伏明显自适应3000 次后误差仍没有达到好的收敛精度辨识出的对象 模型并不理想．采用本文提出的变步长 DCT— VSNLMS 算法按照图2的 X 滤波自适应逆控制系 统结构在对象模型不精确的情况下使用总系统误 差求在线自适应对象的逆进行在线逆建模并用复 制的逆对象模型作为前馈控制器进行控制系统 设计． 系统输入信号为幅值±1周期0∙2s 的余弦信 号；参考模型为1；逆对象滤波器阶数取20初始权 值设为0自适应次数 n＝3000步长0∙001s．取功 率遗忘因子 r＝0∙99调整系数α＝0∙01．将自适应 后得到的逆对象模型权系数进行复制如图2所示 作为控制器对系统进行控制动态响应如图7所示． 当系统内部参数发生变化液压固有频率和固有阻 尼比分别变为 ξ0＝0∙2ω0＝150后的系统动态跟 踪图如图8所示． 图7 系统跟踪响应 Fig．7 System track response 图8 系统参数变化后的跟踪响应 Fig．8 System track response of variable parameters 从图7和图8可见在被控对象参数发生变化 且对象模型不精确的情况下使用 X 滤波自适应逆 控制系统结构基于本文提出的 DCT—VSNLMS 算 法对液压位置系统进行控制控制系统对给定位置 的跟踪具有良好的动态特性跟踪速度快精度较 高对系统参数变化具有较强鲁棒性． 5 结论 本文基于自适应逆控制理论采用 X 滤波自适 ·314· 北 京 科 技 大 学 学 报 第30卷