摘要
多源扰动在电静压作动器中通过耦合的电机、液压和机械通道传播，而增加观测器带宽则引入了与高频分量灵敏度之间的权衡。为应对这些挑战，本研究提出了一种将并行扰动估计与分数阶误差阻尼相结合的级联控制方法。开发了一个详细的模型，其中纳入了柱塞泵的瞬时流量、泄漏、流体可压缩性和动态摩擦，并通过时间尺度分离推导出了面向控制的模型。根据扰动进入状态方程的位置构建了一个三通道并行观测器，从而能够在位置 - 压差 - 转速反步控制级联中进行相应的补偿。引入 Caputo 分数阶导数到电机级误差反馈中，通过调整分数阶和阻尼增益来塑造目标频带内的幅值和相位特性。该项实现通过有限频带内的有理逼近完成。逼近滤波器状态被纳入复合李雅普诺夫函数中。在规定的滤波器耗散条件、正反馈增益和一致有界的等效残差下，建立了增广连续时间闭环误差动力学的一致最终有界性，并给出了依赖于残差的误差界限。联合仿真结果显示，在多级阶跃跟踪过程中，位置均方根误差为 5.68 mm，分别比比例 - 积分 - 微分控制、分数阶线性主动扰动抑制控制和带多扰动观测的级联滑模控制减少了 45.8%、24.6% 和 12.6%。在半物理实验中，在 5 kN 和 10 kN 负载下，平台阶段的稳态位置误差主要保持在±2 mm 以内。在变负载下的运动反转跟踪期间，位置均方根误差分别比前两种基准方法减少了 26.8% 和 14.8%。这些结果表明，在测试条件下，特定通道的扰动补偿结合分数阶动态整形提高了作动器的跟踪性能，并为耦合机电液系统中的分数阶控制器设计和有限维实现分析提供了基础。
