Global terminal sliding-mode finite-time rotary control of hydraulic roofbolter based on an adaptive observer

在煤矿巷道支护中, 液压锚杆钻机转速系统具有显著的死区、时变参数、内部外部扰动等非线性特性,使其转速跟踪控制存在精度低、速度慢和超调等问题, 从而无法实现高质量和高效率的支护作业. 为了解决上述问题, 提高煤矿巷道支护的自动化程度、增强安全性和可靠性, 设计一种高效的控制方法十分必要. 鉴于此, 本文提出一种基于自适应扩张状态观测器的全局终端滑模有限时间控制方法. 首先, 基于跟踪误差, 设计一种自适应扩张状态观测器, 该观测器能够通过自适应调整估计增益实时响应系统动态, 实现扰动估计和系统跟踪性能的改善, 从而有效克服转速系统的非线性特性、改善动态性能. 其次, 构建一种快速、平滑、连续的收敛函数, 并有机融合跟踪误差和估计误差, 设计一种新颖的全局终端滑模面; 并根据李雅普诺夫方法, 提出全局终端滑模控制律, 有效改善转速系统的稳态性能. 基于此, 将观测器估计的扰动在滑模控制律中加以补偿, 构成所提控制器. 最后, 基于李雅普诺夫稳定理论, 论证转速系统的有限时间稳定性, 并通过对比实验验证所提方法的有效性.