Flow match and precision motion control of asymmetric electro-hydrostatic actuators with complex external force in four-quadrants

控制理论(社会学) 执行机构 计算机科学 反推 非线性系统 控制器(灌溉) 流量控制(数据) 控制工程 工程类 自适应控制 控制(管理) 物理 人工智能 计算机网络 量子力学 农学 生物
作者
Jiajia Liu,Yichi Huang,Bobo Helian,Yong Nie,Zheng Chen
出处
期刊:Journal of The Franklin Institute-engineering and Applied Mathematics [Elsevier BV]
卷期号:361 (2): 1025-1039 被引量:1
标识
DOI:10.1016/j.jfranklin.2023.12.043
摘要

Asymmetric Electro-hydrostatic actuators (EHAs) have been widely applied in the aerospace and manufacturing industries owing to their small installation space. However, some challenges must be considered in precision control. First, a deficient or excess flow rate forms in the closed hydraulic circuit because of the different piston areas between the cap and rod sides of the asymmetric actuators. In addition, a complex external force, which is difficult to measure directly, always emerges and declines the control performance when EHAs are operated. In this study, a modified hydraulic circuit and an integrated flow-matching valve were developed to address the mismatched flow rate. Subsequently, a high-performance motion control scheme was proposed based on the extended state observer (ESO) and backstepping method. Within this controller, the forward dynamic compensation was designed in terms of the four-quadrant flow compensation model. Meanwhile, the nonlinear gain and updated law of compensations for observer error were synthesized to suppress tracking errors. Comparative experiments demonstrated the higher precision tracking performance of the proposed motion controller in all four quadrants.

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