面向异构冗余电静液作动器的多目标控制参数优化方法

《IEEE Access》：Coordinated Optimization of Control Parameters and Power Allocation for Heterogeneous Redundant Electro-Hydrostatic Actuators

　　

摘要：

为满足航空航天电静液作动器（EHA）对高可靠性与高动态性能的双重要求，本文提出了一种面向异构冗余EHA的控制参数优化方法，以解决非相同通道间功率分布不均的问题。通过引入功率分配系数，将多通道耦合系统解耦为独立的单通道子系统，同时通过位移叠加获得系统整体输出，从而为参数优化提供依据。在此基础上，建立了融合时域与频域性能指标的多目标优化框架。针对阶跃响应与频率响应，选取三个优化目标以综合评估动态特性，实现性能与平滑度之间的平衡。采用NSGA-II多目标遗传算法求解该优化问题。通过双通道与三通道异构冗余EHA系统在阶跃响应及频率响应条件下的仿真验证，结果表明：优化后的功率分配系数α主要改善了上升时间、稳定时间与带宽，而优化后的PID参数则显著降低了总变差，使控制更加平滑。值得注意的是，与在阶跃及频率响应条件下表现相近的基线策略相比，总变差最多降低了69.6%，充分验证了所提方法的有效性。此外，本研究还揭示了不同工况下的功率分布特性，为航空航天领域中异构冗余EHA的设计提供了理论支撑。