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龙图腾网获悉哈尔滨理工大学申请的专利一种高阶阀控缸系统的消隙控制方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN116357645B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-03-13发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202310346710.9，技术领域涉及：F15B21/00；该发明授权一种高阶阀控缸系统的消隙控制方法是由高炳微;申伟;张威;郑麟韬;赵宏建设计研发完成，并于2023-04-03向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种高阶阀控缸系统的消隙控制方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种高阶阀控缸系统的消隙控制方法，属于电液位置伺服控制技术领域，该方法首先进行高阶阀控缸系统的机理建模；依据建立的数学模型和伺服系统运行相关数据进行间隙模型参数辨识；在获得传动机构间隙值的基础上，设计基于模型自适应补偿和高阶自抗扰的消隙控制方法，利用该控制方法即可实现高阶阀控缸系统间隙非线性控制。本发明可以提高电液伺服控制单元的鲁棒性和稳定性，实现了阀控缸系统在间隙非线性和外界未知干扰力矩等因素影响下的高精度位置跟踪控制。

本发明授权一种高阶阀控缸系统的消隙控制方法在权利要求书中公布了：1.一种高阶阀控缸系统的消隙控制方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤1，进行高阶阀控缸系统的机理建模； 步骤2，依据建立的数学模型和伺服系统运行相关数据进行间隙模型参数辨识； 步骤3，在获得传动机构间隙值的基础上，设计基于模型自适应补偿和高阶自抗扰的消隙控制方法； 步骤1的具体过程包括： 步骤1.1，将高阶阀控缸系统机理建模两步法，首先忽略相关非线性构建高阶阀控缸系统传递函数； 步骤1.2，设计阀控缸系统间隙非线性数学模型； 步骤1.1的具体过程在于： 根据系统固有频率最低的阀芯中位，确立伺服阀流量方程、液压缸负载流量连续性方程、阀控缸系统力矩平衡方程，消去无关的中间变量，推导高阶阀控缸系统传递函数； 步骤1.2的具体过程在于： 负载装置和液压动力机构通过运动副连接，间隙非线性以位置扰动形式传递到系统 中，对控制性能产生耦合影响，将负载装置实际输出位移描述为： 式中，和分别为活塞杆与负载装置铰接处的左右两侧间隙幅值，为活塞杆实 际输出位移，和分别为两侧间隙幅值的最大输入，和为活塞杆与负载装置传动比； 为了方便描述，将分段函数式拟线性化，首先引入指示函数： 间隙迟滞非线性模型的指示函数拓展为： 显然，指示函数满足如下表达式： 则负载装置实际输出位移描述为： 步骤2的具体过程在于： 根据高阶阀控缸系统进行数据采集，将获得的采样数据进行数据预处理，消除趋势项，进行零均值化，同时去除相应的直流分量和干扰信号，最终得到所需的数据并存储；初始化鲸鱼优化算法参数，则间隙模型待辨识参数设置的鲸鱼个体维度为： 式中，为鲸鱼种群规模； 间隙辨识值由下式给出： 进而得到间隙模型的辨识值，辨识误差为： 根据辨识误差值确定最佳鲸鱼位置，鲸鱼个体与最佳鲸鱼位置之间的距离为： 式中，为第t次迭代中辨识误差最低鲸鱼个体位置，为摆动因子； 随后根据更新后最优位置进行位置更新操作，其表达式为： 式中，为当前种群中随机鲸鱼位置，为收敛因子，为-1,1中的随机数，为 常数，为搜索策略决定因子，，，为最大迭代次数，为0, 1中的随机数； 根据活塞杆位移与负载装置位移实验测得的数据，重复上述操作，直至获得最优辨识值； 步骤3的具体过程包括： 步骤3.1，为了抵消间隙非线性带来的影响，进行模型自适应补偿结构设计，在控制器给出驱动指令之前消除间隙对系统机能带来的不良影响，以保证对给定信号的精确跟踪； 步骤3.2，在主控制回路的基础上引入高阶线性自抗扰控制器，提高控制系统整体鲁棒性； 步骤3.1的具体过程在于： 高阶阀控缸系统间隙逆模型表达式为： 设定为理想输出位移，为补偿后的实际输出位移；忽略间隙非线性时，活塞 杆与负载装置视作刚性连接，此时活塞杆的输出位移和负载装置的输出位移满足线性关 系： 此时： 令，则有： 取目标函数为： 假定液压缸往复运动的过程中左右间隙相等，则目标函数的梯度为： 将梯度投影到某一方向，自适应律为： 式中：为自适应增益，为被控对象的参数投影项，满足下式： 式中，为参数的估计值；和为参数估计的上下约束，满足， 步骤3.2的具体过程在于： 根据高阶阀控缸系统结构确定线性自抗扰控制系统的结构，为了使得参数容易选取，从扩张状态观测器与误差状态反馈控制律特征方程极点配置的角度出发，将所有的极点配置在同一位置； 误差状态反馈控制律数学表达式为： 式中，为误差反馈环境参数，为反馈控制率，为补偿因子； 根据系统构型可得： 可得系统特征方程为： 式中，为等效控制增益，； 跟踪微分器数学表达式为： 式中，为给定输入信号及其各阶导数，为等效观测增益； 扩张状态观测器数学表达式为： 式中，为实际输出，为控制输入系数，为增益系数； 观测器增益依据特征多项式Hurwitz稳定计算得到： 式中：为观测器带宽，； 可得，经过参数化设计之后，调节自抗扰控制器参数、、、，直至达到预期的消 隙控制效果。

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