D0I:10.13374/j.issn1001-053x.2004.06.049 第26卷第6期 北京科技大学学报 Vol.26 No.6 2004年12月 Journal of University of Science and Technology Beijing Dec.2004 基于稳定性原理的参数调节器 在气动机械手中的应用 王鹏彭光正伍清河 北京理工大学自动控制系，北京100081 摘要研究了关节型球面坐标气动机械手中的执行部件一气动摆缸的角位移控制方法， 根据李亚普诺夫稳定性原理构造最优指标函数，由指标函数推导出使系统输出的跟踪误差 趋于零的系统参数调节律，并通过仿真及实验分析了调参系数对气动摆缸角位移控制系统 动态性能的影响.实验结果表明，基于稳定性原理的参数调节器使系统达到了对期望输出的 精确跟踪，而且保持了控制过程中闭环系统的全局一致稳定性. 关键词气动摆缸：调节律；跟踪误差：稳定性：调参系数 分类号TP241.3 气动技术是由风动及液压技术演变而来m, 影响了角位移的精确定位.本文旨在运用一种能 由于使用空气作为工作介质，所以在许多易燃易 够保证闭环系统稳定性的参数调节器来在线调 爆场所，如石油、油漆的生产线上，喷漆自动化装 节控制器参数，使系统的输出误差逐渐减小，从 置中，气动系统有着较高的安全性，它克服了电 而最终实现对目标值的实时跟踪， 力电子系统工作时容易产生电火花，而导致爆炸 事故的弊端.因此，对气动技术的研究有着实际 1实验系统描述 的应用价值四. 气动机械手是由气动元件构成，能够执行与 本文研究的气动机械手实物平台如图1所 人的上肢（手和臂）类似动作的多功能机器，它 示.机械手主要由底座、肩关节、上臂、肘关节、前 可以完成在一定空间范围内的组合运动，其动作 臂和腕关节组成.实验中采用气动摆缸与控制台 主要执行部件为直程气缸和气动摆缸.关于直程 的底座相连，通过对摆缸角位移的伺服控制，即 气缸的位置伺服控制，前人已有大量的研究成 可实现底座在水平平面上的旋转运动.由于整个 果，本文主要就气动机械手中旋转摆缸的角位移 机械手是以底座为安装平台，因此底座的旋转与 伺服控制进行深入研究， 气动摆缸是一种在小于360°范围内作往复 摆动的气动执行元件，将压缩空气的压力能转换 成机械能输出，输出力矩使机构实现往复摆动 以往对于摆缸角位移定位的研究，主要停留在两 点位置的控制上，即使摆缸由起始位置0°直接旋 转到转角最大值0，对于0-8r之间角度的定位 很少涉及.这主要是由于空气的压缩性较大，气 缸两腔气体体积易受外界影响而波动，因此直接 收稿日期2003-11-20 王鹏男，28岁，博士研究生 图1关节型球面坐标气动机械手示意图 *国家自然科学基金资助项目(No.69904003)及教育部博士点 Fig.1 Sketch map of the joint spherical coordinate manip- 基金资助项目No.B-122) ulator
第 卷 第 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 淞 ’ 匕】 基于稳定性原理 的参数调节器 在气动机械手中的应用 王 鹏 彭光正 伍 清河 北京理 工 大学 自动控 制系 ， 北 京 摘 要 研究 了关节 型 球 面 坐 标气 动 机械 手 中的执 行 部 件— 气 动 摆 缸 的角 位 移 控 制方法 根据 李 亚 普诺 夫稳 定 性 原理构造 最 优指标 函 数 ， 由指标 函 数推 导 出使系统输 出的跟 踪误 差 趋 于 零 的系 统参数调 节律 ， 并通过 仿 真 及 实验 分 析 了调 参系数对 气动 摆 缸 角位移控 制系 统 动 态性 能 的影 响 实验 结果 表 明 ， 基 于 稳 定 性原 理 的参 数 调 节器 使系统 达 到 了对 期 望 输 出 的 精确跟 踪 ， 而 且 保持 了控制 过程 中闭环 系统 的全 局 一 致稳定性 关键词 气动 摆 缸 调 节律 跟 踪 误 差 稳 定 性 调 参 系数 分 类号 冲 气 动 技 术 是 由风 动 及 液 压 技 术 演 变 而 来 〔 由于使用 空气 作 为 工 作介质 ， 所 以在许 多易燃 易 爆场 所 ， 如石 油 、 油漆 的生产 线上 ， 喷漆 自动化 装 置 中 ， 气 动 系 统 有着 较 高 的安 全 性 它 克服 了 电 力 电子 系统 工作 时 容 易产 生 电火花 ， 而 导致爆炸 事 故 的弊 端 因此 ， 对 气 动 技 术 的研 究 有 着 实 际 的应 用 价 值 气 动 机械 手 是 由气 动 元 件 构 成 ， 能够 执行 与 人 的上 肢 手 和 臂 类似动 作 的 多功 能机器 ‘ ，， 它 可 以完 成 在 一 定 空 间范 围 内的组 合运 动 ， 其动 作 主 要执 行 部件 为直程气 缸 和 气 动 摆 缸 关 于直程 气 缸 的位 置 伺 服 控 制 ， 前 人 己 有 大 量 的研 究 成 果 本 文 主 要就 气 动机械 手 中旋转 摆 缸 的角位 移 伺 服 控 制 进 行 深 入 研 究 气 动 摆 缸 是 一 种 在 小 于 范 围 内作 往 复 摆 动 的气 动执行 元件 ， 将压缩 空气 的压 力 能转换 成机械 能输 出 ， 输 出力矩 使机构 实现往 复摆 动臼， 以往对于 摆 缸 角位 移 定位 的研究 ， 主 要 停 留在 两 点位 置 的控 制上 ， 即使摆 缸 由起始 位 置 “ 直接 旋 转 到转 角最 大值氏朋 ， 对 于 一氏 曰 之 间 角度 的 定位 很 少 涉 及 这 主 要 是 由于 空 气 的压 缩 性较 大 ， 气 缸 两腔气 体 体积 易受 外 界 影 响而 波 动 ， 因此 直 接 收稿 日期 一 一 王 鹏 男 ， 岁 ， 博 士 研 究生 国家 自然科学 基 金资助 项 目伽 及教育 部博 士 点 基 金 资助 项 目 一 影 响 了角位 移 的精确 定位 本 文 旨在 运 用 一种 能 够 保 证 闭环 系 统稳 定 性 的参 数 调 节 器 来 在 线调 节 控 制 器 参 数 ， 使 系统 的输 出误 差 逐 渐 减 小 ， 从 而 最 终 实现 对 目标 值 的 实时跟 踪 实验 系 统 描 述 本 文 研 究 的气 动 机 械 手 实物 平 台如 图 所 示 机械 手主 要 由底座 、 肩 关节 、 上 臂 、 肘关 节 、 前 臂和 腕 关 节 组成 实验 中采用 气 动 摆 缸 与控制 台 的底 座 相 连 ， 通 过 对 摆 缸 角 位 移 的伺 服控 制 ， 即 可 实现底 座 在 水 平 平 面 上 的旋转运 动 由于整 个 机械 手 是 以底 座 为安装 平 台 ， 因此底座 的旋转 与 眯汉 班最绝招考魏彝巍涤曝鳃提 褥准澳睡鑫爵翻 图 关节型球面坐 标 气 动机 械 手 示 意 图 啥 · 皿 印 征 DOI ：10．13374／j ．issn1001—053x．2004．06．049
Vol.26 No.6 王鹏等：基于稳定性原理的参数调节器在气动机械手中的应用 ·667· 机械手的旋转是同步的.同时，机械手的腕关节 而推动齿条作直线运动，然后通过齿条与齿轮之 由一小型气动摆缸构成，通过摆缸旋转角度的改 间的啮合作用实现摆缸齿轮及旋转轴的回转运 变即可实现机械手手腕在水平面上的旋转运动， 动.例如，当比例阀1端的电压高于2端时，则左 因此，气动摆缸在机械手中的作用非常重要，要 腔为进气状态，右腔为排气状态.活塞推动齿条 实现机械手在空间任意位置处的高精度定位，气 向右运动，于是摆缸的转轴沿逆时针方向旋转， 动摆缸角位移伺服控制技术的研究势在必行. 反之，摆缸作顺时针方向旋转运动，因此在实际 气动摆缸角位移控制系统的实验结构图如 的控制过程中，根据摆缸角位移偏离目标值的大 图2所示.由图形可知，系统主要由受控摆缸、压 小及方向，应用控制算法调整比例阀的电压值， 力比例阀、气源、计算机及数据采集系统等部分 进而控制摆缸两腔气体的流量和流向，即可实现 组成，其工作原理是利用摆缸两腔气体的压力差 对摆缸角位移的精确定位， 受控摆缸 角位移传感器 A/D 计算机 比例阀1 比例阀2 D/A D/A 图2气动摆缸角位移控制系统实验结构图 Fig.2 Experimental configuration of the pneumatic rotary actuator control system 2控制算法 它包含一个负反馈环节“和一个前馈环节，由 于系统参数进行在线调节，采用这种形式的控制 本实验系统的控制原理结构简图如图3所 器，可以有效消除控制过程中外界环境变化以及 示，图中0是气动系统的期望输出值，也就是摆 系统建模误差带来的诸多不利影响m,因此为了 缸输出角位移的跟踪对象，“是系统输入，控制 简化控制算法，缩短采样周期，可以用一阶控制 算法的原理是根据系统输出与期望值的误差，在 器来控制实际的高阶系统.选择期望模型的形 稳定性条件的约束下在线调整控制器的参数，进 式为： 而最终实现系统输出对期望输出的实时跟踪 0. (2) 图中的参数调节器采用一般的线性调节率描述： 其中，系数a,bm决定了系统的期望动态特性.对 u(t)=voue(t)-woo(t) (1) 象模型选择为： b 期望模型 0=s+a4 (3) 其中，系数a,b通过在线辨识获得 稳定性约束条件 在图2中，e=0-0.,对其求导，并将式(2)和式 (3)代入可得： e=-a0bu+amem-baue (4) 参数调节器 对象模型 将式(1)的调节器方程代入上式有： e=-ae+(am-a-bwo)0Hbvo-bm)ue (5) 图3气动摆缸角位移控制系统控制原理结构简图 用式(S)寻求能使误差e趋向于零的系统调参规 Fig.3 Control configuration of the pneumatic rotary actu 律，考虑函数： ator control system
一 王 鹏 等 基 于 稳 定 性 原 理 的 参 数 调 节 器 在 气 动 机 械 手 中 的 应 用 一 机 械 手 的旋 转 是 同步 的 同 时 ， 机 械 手 的腕 关 节 由一 小 型气 动摆 缸 构成 ， 通 过 摆缸 旋 转 角度 的改 变 即 可 实现机 械 手 手腕 在 水 平 面 上 的旋 转运 动 因此 ， 气 动 摆 缸 在机 械 手 中的作 用 非 常 重 要 ， 要 实现 机械 手在 空 间任 意位 置 处 的高精度 定位 ， 气 动 摆 缸 角位 移 伺 服 控 制 技 术 的研 究 势 在 必 行 气 动 摆 缸 角 位 移 控 制 系 统 的 实 验 结 构 图如 图 所 示 由 图形 可 知 ， 系 统 主 要 由受 控 摆 缸 、 压 力 比 例 阀 、 气 源 、 计 算机 及 数 据 采 集 系统 等 部 分 组 成 其 工 作 原理 是 利 用摆 缸 两 腔气 体 的压 力差 而 推 动 齿条 作 直线 运 动 ， 然 后 通 过 齿条 与 齿轮 之 间 的啮 合 作 用 实现 摆 缸 齿 轮 及 旋 转 轴 的 回转 运 动 ， 例 如 ， 当 比 例 阀 端 的 电压 高 于 端 时 ， 则左 腔 为进 气 状 态 ， 右 腔 为排 气 状 态 活 塞 推 动 齿 条 向右 运 动 ， 于 是 摆 缸 的转 轴 沿 逆 时钊 方 向旋 转 反 之 ， 摆 缸 作顺 时 针 方 向旋 转 运 动 因 此 在 实 际 的控 制 过 程 中 ， 根据 摆 缸 角位 移 偏 离 目标值 的大 小及 方 向 ， 应 用 控 制 算 法 调 整 比 例 阀 的 电压 值 ， 进 而 控 制摆 缸 两 腔气 体 的流 量和 流 向 ， 即 可 实现 对 摆 缸 角位 移 的精 确 定位 〔 扩瀚 受控摆缸 「 二二二 一一 一 一 一 一 一 一 一 一 门 · ，孟 阀 ‘ 仔气了比一 比例 阀 计算机 口丈 气源 图 气 动 摆 缸 角位移 控 制 系统 实验 结 构 图 控 制 算 法 本 实验 系统 的控 制 原 理 结 构 简 图 ，如 图 所 示 ， 图 中 是气 动 系 统 的期 望 输 出值 ， 也 就 是 摆 缸 输 出角位 移 的跟 踪 对 象 ， 。 是 系统 输 入 控 制 算法 的原理 是根 据 系统输 出与期望 值 的误 差 ， 在 稳 定性 条件 的约 束下 在 线调 整控制 器 的参数 ， 进 而 最 终 实现 系统输 出对 期望 输 出 的实 时跟 踪 图 中的参数 调 节 器 采 用 一般 的线 性调 节 率描 述 一 它 包 含 一 个 负 反 馈 环 节 。 和 一 个 前 馈 环 节 。 由 于 系统 参 数进 行在 线 调 节 ， 采 用 这种 形 式 的控 制 器 ， 可 以有 效 消 除控 制 过 程 中外 界环 境 变 化 以及 系统 建模 误 差 带 来 的诸 多不 利 影 响 ‘ 因 此 为 了 简化 控 制 算 法 ， 缩 短 采 样 周 期 ， 可 以用 一 阶控 制 器 来 控 制 实 际 的 高 阶 系 统 选 择 期 望 模 型 的形 式 为 一 百一力 一 一 其 中 ， 系 数 ， 。 决 定 了系 统 的期 望 动 态特 性 对 象 模 型选 择 为 藻雍瑟几些 立十口 稳 定性约束条件 址不巍 右蔽乒阱耳 石瘫云耳平 图 气 动 摆 缸 角位 移 控 制 系统 控 制 原理 结 构 简 图 其 中 ， 系数 ， 通 过 在 线 辨 识 获 得 在 图 中 ， 。 二 一 氏 ， 对 其 求 导 ， 并将 式 和 式 代 入 可 得 合 一 一 将 式 的调 节 器 方 程 代 入 上 式 有 亡 一 一 一 。 决 厂 用 式 寻 求 能使 误 差 趋 向于 零 的 系统 调 参 规 律 ， 考 虑 函 数
668· 北京科技大学学报 2004年第6期 e,ww=2te+2a.-a-bw)0+(bw-ba月⑥ 误差逐渐减小，而且保证了控制过程中闭环系统 对其求导得： 的稳定性，达到了控制系统要求的设计目标. (e,vo,wo)=ee-i(a.-a-bwo)wo+A(bVo-bm)vo =-ame+(am-a-bwo)(0e-Awo)+(bvo-b)(Av+uce)(7) 3仿真及实验研究 如果选择调参规律为： 峨s是 为使系统获得良好的动态特性，并考虑到a (8) 的取值范围，选择期望模型的形式为8=片。 本实验研究了应用如上所述控制算法时，系统对 令am>0,那么有中=-a.e≤0.根据李亚普诺夫稳 期望输出的跟踪响应以及调参系数入对系统动态 定性原理可知，由式(4)和式(8)描述的闭环系统 性能的影响.实验中气源压力为0.7MPa,所用摆 是全局一致稳定的.而且此时只要e不等于零，本 缸的最大角位移为90° 就永远小于零，于是函数中就不断减小直至趋向 31系统的跟踪响应 于零.由式(6)可知，当中趋向于零时，e必将随之 图4所示为摆缸的角位移跟踪方波输入时的 趋于零，因此，在式()确定的控制其中，如果按 响应曲线，其中0是期望输出的仿真曲线，0是实 照式（⑧）描述的调参规律在线调节系统参数，那 验过程中摆缸的实际输出角位移.系统输入方波 么本气动控制系统不但能够使系统输出的跟踪 的幅值为10V,周期为20s. 90 (a)=4.3 (b)1=1.9 60 60 10 2030405060 102030 405060 tis t/s 图4气动摆缸角位移控制系统动态特性曲线 Fig.4 Dynamic graphs of the pneumatic rotary actuator control system 由图形可以看出，采用基于稳定性原理的参 者的跟踪响应效果明显好于前者，同样对于第一 数调节器，克服了气动系统固有的诸如控制作用 个波峰而言，超调量分别为23%，12%，调解时间 滞后等弊端，在经过一两个周期以后，摆缸的输 分别为5.2,3.1s. 出角位移达到了对目标值的实时准确跟踪。同 3.2调参系数对系统动态性能的影响 时，实验结果显示了调参系数对系统动态响应 图5显示了系统输入为10V的阶跃信号时， 的影响.在图4(a)中，1=4.3，图4(b)中，1=1.9，后 调参系数入对超调量和调节时间的影响， 125a (b) 100 9 75 6 腰50 25 0 0 6 8 10 0 46 8 10 调参系数 调参系数 图5调参系数对系统动态性能的影响 Fig.5 Influence of the adjustable coefficient on the dynamic performance of the system
北 京 科 技 大 学 学 报 年 第 期 、 ， ， 。 一 李 ，申 一 。 一 呻 一 ， 对 其 求 导得 奴 ， ， 滋一双 一 一 讥玖 一 民 讥 二 一 二扩 几一 一 饰 一又和 一 以公。 如 果 选 择 调 参 规 律 为 误 差逐渐减 小 ， 而 且保证 了控制过程 中闭环 系统 的稳 定 性 ， 达 到 了控 制 系 统 要 求 的设计 目标 丁封 仑 二 一 兀厂 令 ， 那 么 有 必 一 几扩‘ 根 据 李 亚 普 诺 夫 稳 定 性 原 理 ‘幻可 知 ， 由式 和 式 描 述 的 闭环 系 统 是 全 局 一 致 稳 定 的 而 且 此 时只 要 不 等 于 零 ， 必 就 永 远 小 于 零 ， 于 是 函 数 必 就 不 断减 小直 至 趋 向 于 零 由式 可 知 ， 当 必趋 向于 零 时 ， 必 将 随之 趋 于 零 因 此 ， 在 式 确 定 的控 制 其 中 ， 如 果 按 照 式 描 述 的调 参 规 律 在 线 调 节 系 统 参 数 ， 那 么 本 气 动 控 制 系 统 不 但 能够 使 系 统 输 出 的跟 踪 仿 真 及 实验研 究 为使 系 统 获 得 良好 的动 态 特 性 ， 并考 虑 到几 · · 一 一 一 一 、 ，’ ， ， 一 、 一 ，一 一 ， 。 一 ， ，、 、 ， 的取 值 范 围 ， 选 择 期 望 模 型 的形 式 为 一 前 本 实验 研 究 了应用 如 上 所 述 控 制 算法 时 ， 系统对 期 望 输 出 的跟 踪 响应 以及 调 参 系数又对 系 统 动 态 性 能 的影 响 实验 中气 源 压 力 为 ， 所 用 摆 缸 的最 大 角位 移 为 系统 的跟 踪 响应 图 所 示 为 摆 缸 的角位 移 跟 踪 方波 输 入 时 的 响应 曲线 ， 其 中 是 期 望 输 出 的仿 真 曲线 ， 是 实 验 过程 中摆 缸 的实 际输 出角位 移 系 统输 入 方 波 的幅值 为 ， 周 期 为 中下下 伪 又 贻习飞 · 图 气 动 摆 缸 角位移控 制 系统 动 态 特性 曲线 口 口 由 图形 可 以看 出 ， 采用 基 于稳 定 性 原 理 的参 数调 节器 ， 克服 了气 动 系统 固有 的诸 如控 制 作用 滞后 等 弊 端 ， 在 经 过 一 两 个 周 期 以后 ， 摆 缸 的输 出 角位 移 达 到 了对 目标 值 的 实 时准 确 跟 踪 同 时 ， 实验 结 果 显 示 了调 参 系 数义对 系 统 动 态 响应 的影 响 在 图 中 从 ， 图 中 汉 ， 后 者 的跟 踪 响应 效 果 明显 好 于 前 者 ， 同样 对 于第 一 个 波 峰 而 言 ， 超 调 量 分 别 为 ， ， 调 解 时 间 分 别 为 ， 调 参 系数 对 系统 动 态性 能 的影 响 图 显 示 了系 统 输 入 为 的阶跃 信 号 时 ， 调 参 系数几对 超 调 量 和 调 节 时 间 的影 响 ，” 网 卜 一 旦蓄艳零之 恻则芝零 ︺，、一诊 ︶、︸ 调 参 系 数 调 参 系 数 图 调 参 系 数对 系统 动 态 性 能 的 影 响 电 ·
Vol.26 No.6 王鹏等：基于稳定性原理的参数调节器在气动机械手中的应用 ·669. 在图中，随着的增加，系统的超调量开始增 的不良影响都有较好的适应能力，同时，调参系 加，调节时间也逐渐变长.但由于式(8)的调参规 数直接影响系统动态性能的各项指标，合理选择 律是在稳定性条件下推导而得，因此系统的阶跃 调参系数能减小系统跟踪过程中的超调量，缩短 响应最终将趋向于稳态值，闭环系统是一致渐进 调节时间，使摆缸输出角位移达到迅速准确的定 稳定的.调参系数入对系统动态性能的影响，也可 位于目标值. 以由参数变化率的表达式来解释.因为在式（⑧） 中，当1的值增加时，系统参数w和的变化率随 参考文献 之变慢，它们趋于各自最优值的速率减小，因此 1周洪.气动伺服定位系统技术及其应用.液压与 系统稳定于平衡状态的能力下降，反映在阶跃响 气动，19991)：18 应中则出现了超调量与调节时间的增加 2杨清海，河合素直，曾祥荣.气动位置伺服系统的高 精度控制[J小.液压与气动，19946)：11 4结论 3蔡自兴.机器人学M.北京：清华大学出版社，2000 4陆鑫盛，周洪.气动自动化系统的优化设计[M.上 (1)具有时变参数的气动摆缸角位移控制系 海：上海科学技术文款出版社，2000 统，可以用基于稳定性原理的一阶控制器来在线 5张永杲.流体动力系统的计算机控制M.北京：机 械工业出版社，1992 调节系统参数而达到对期望输出值的精确跟踪， 6 Astrom K J,Wittenmark B.Adaptive Control [M].Addiso- 仿真及实验结果表明，这种控制思想对于解决这 Wesley Publishing Company,1989 类大滞后系统控制精度不高、系统难以达到稳定 7 Bobrow JE,Jabbari F.Adaptive pneumatic force actuation 状态等问题是非常有效的， and position control [J].ASME J Dyn Syst Meas Control, (2)基于稳定性原理的的参数调节律保证了 1991,113:267 在控制过程中闭环系统的全局稳定性，因此本气 8郑大钟.线性系统理论D北京：清华大学出版社， 动系统具有较强的跟踪能力和抗参数扰动的鲁 1990 棒性，系统对于外界环境变化以及建模误差带来 Application of Parameter Adjustors Based on Stability Theory to Pneumatic Ma- nipulators WANG Peng,PENG Guangzheng,WU Qinghe Department of Automatic Control,Being Institute of Technology,Beijing 100081,China ABSTRACT The control method of a rotary actuator,which is the executive organ of a pneumatic manipulator, was investigated.According to the stability theory,an optimal index function was constructed,and the adjustive law which could ensure the error between the system's output and the expected value tending to zero was deduced based on the index function.Through simulation and experiment,the influence of adjustive parameters on the dynamic performance of the system was also analyzed.The experimental result show that the parameter adjustor based on the stability theory can not only make the expected output of system tracking accurately,but also keep the stability of the closed-loop system. KEY WORDS pneumatic rotary actuator;adjustive rule;tracking error;stability;adjustable coefficient
心 王 鹏 等 基 于 稳 定 性 原 理 的 参数调 节 器 在 气 动机 械 手 中 的应 用 · 在 图 中 ， 随着又的增 加 ， 系 统 的超 调 量 开 始 增 加 ， 调 节 时 间也 逐 渐 变 长 但 由于 式 的调 参 规 律 是 在稳 定性 条件 下 推 导而 得 ， 因此 系 统 的阶跃 响应 最 终将趋 向于 稳态值 ， 闭环 系统 是 一 致渐 进 稳 定 的 调 参系 数又对 系统 动态 性 能 的影 响 ， 也可 以 由参 数 变 化 率 的表 达 式 来 解 释 因 为在 式 中 ， 当又的值 增 加 时 ， 系统 参 数 。 和 。 的变 化 率 随 之 变 慢 ， 它 们 趋 于 各 自最 优 值 的速 率 减 小 ， 因 此 系统稳 定于平 衡状 态 的能力 下 降 ， 反 映在 阶跃 响 应 中则 出现 了超 调 量 与 调节 时 间 的增 加 的不 良影 响都 有较 好 的适 应 能 力 同 时 ， 调 参 系 数直接 影 响系统 动 态性 能 的各项 指标 合理选 择 调 参 系数 能减 小 系统跟 踪 过程 中的超 调 量 ， 缩 短 调 节 时 间 ， 使 摆 缸输 出 角位 移 达 到 迅速 准确 的定 位 于 目标 值 参 考 文 献 结 论 具 有 时变 参 数 的气 动 摆 缸 角位 移 控 制 系 统 ， 可 以用 基 于 稳 定性 原 理 的一 阶控制 器 来在 线 调 节 系统参 数 而 达 到对 期望输 出值 的精确跟 踪 仿 真及 实验 结 果表 明 ， 这种 控 制 思想 对 于解 决这 类 大滞 后 系统控 制精 度 不 高 、 系 统难 以达 到稳 定 状 态 等 问题 是 非 常 有 效 的 基 于 稳 定性 原 理 的 的参 数 调 节 律保 证 了 在 控 制过程 中 闭环 系 统 的全局 稳 定性 ， 因此 本 气 动 系 统 具 有 较 强 的跟 踪 能 力 和 抗 参 数 扰 动 的鲁 棒 性 ， 系统对 于 外 界环 境变 化 以及 建模 误 差 带 来 周 洪 气 动 伺服 定位 系统 技术及 其应 用 液 压 与 气 动 ， 杨 清 海 ， 河 合 素 直 ， 曾祥 荣 气 动 位 置 伺 服 系统 的 高 精 度 控 制 液压 与 气 动 ， 蔡 自兴 机 器 人 学 北 京 清 华 大 学 出版 社 ， 陆鑫 盛 ， 周 洪 气 动 自动 化 系 统 的优 化 设 计 上 海 海 科 学技术 文 献 出版 社 ， 张永果 流 体 动 力系统 的计算 机 控 制 「 北京 机 械 工 业 出版 社 ， ， 钻 七 ， ， 【 ， ， 郑 大 钟 线 性系统 理 论 北京 清 华 大 学 出版 社 ， 恻刀 尸 ， ， 砰 ， ， ， ’ 几 马、 刀 ， ， 】 ， ， 一 】