Design of Lyapunov based nonlinear velocity control of electrohydraulic velocity servo systems

Razvoj regulacijskog sustava hidrauličkog pogona u procesu centrifugalnog lijevanja čelika zahtijeva točan pozicijski i vremenski odaziv sustava, kako bi se što preciznije izlio lijev. U okviru preliminarnih istraživanja razmatrana je dinamička analiza i regulacija elektrohidrauličkog brzinskog servosustava, kod koje nastupaju nelinearnosti prouzrokovane hidrauličkim tokom i unutrašnjim trenjem. Nelinearnosti i nesigurnosti u dinamičkim karakteristikama otežavaju postizanje visokih zahtjeva po stabilizaciji upotrebom konvencionalnih regulatora. Prikazana su dva različita primjera nelinearnog konstruiranja regulatora, prvi kod kojeg je postignuta linearizacija povratnim ciklusom, i drugi primjer linearizacije povratnim korakom. Uporabom oba regulatora postignuta je učinkovita stabilizacija u bilo kojoj radnoj točki sustava. Isto tako ostvaren je i bolji uvid u dinamičke karakteristike sustava što daje dodatnu vrijednost spomenutom regulatoru. Rezultati su potvrđeni računarskom simulacijom uporabom nelinearnog matematičkog modela sustava.Development of a hydraulically driven process of steel centrifugal die casting industry requires accurate response of position in time. In the frame of preliminary investigations the analysis and control of electrohydraulic velocity servo system is considered in the presence of flow nonlinearities and internal friction. The nonlinear and uncertainty characteristics make the conventional controller not yield to the system high requirements. Two different nonlinear design procedures are employed: feedback linearization and backstepping. It is shown that both these techniques can be successfully used to stabilize any chosen operating point of the system. Additionally, invaluable new insights are gained about the dynamics of the system under consideration. This illustrates that the true potential of constructive nonlinear design lies far beyond the mere task of achieving a desired control objective. All derived results are validated by computer simulation of the nonlinear mathematical model of the system