仪器仪表学报

作者：庞桂兵，王思遥，高腾，杨远超，原浩

单位：庞桂兵,大连工业大学机械工程与自动化学院大连116034,pangguibingsx@163.com,王思遥,大连工业大学机械工程与自动化学院大连116034,,高腾,大连工业大学机械工程与自动化学院大连116034,,杨远超,中国计量科学研究院北京100029,,原浩,大连工业大学机械工程与自动化学院大连116034,yuanhao@dlpu.edu.cn,

关键词：压力计;活塞系统;自适应控制;控制策略;鲁棒性

基金：国家重点研发计划（2024YFD2101102）项目资助

活塞式压力计是一种重要的压力溯源检测装备。活塞系统是气体活塞式压力计的核心部件，由于气体介质特性，活塞精准定位和快速稳定是一项难题。通过分析气体活塞式压力计活塞系统的非线性因素，提出超局部化无模型自适应控制（ULMFAC）方法，采用超螺旋非奇异终端滑模控制（STNTSMC）与有限时间扰动观测器相结合，有效避免了滑模控制中的抖振现象，并显著提高了系统的动态响应特性。由于活塞有效面积、温度和介质泄漏等参数变化，基于超局部化无模型方法建立改进二阶动力学模型，避免基于模型的控制方法对于精确系统模型的约束。设计非奇异终端滑模面，解决了终端滑模控制中的奇异性问题，并利用自适应超螺旋方法抑制不连续控制引起的抖振现象，进一步提高系统的动态响应。构造扰动观测器估计系统的集总不确定性，实现有限时间稳定，通过Lyapunov函数证明了所设计控制方案的稳定性和有限时间收敛性。系统仿真和实验结果表明，ULMFAC方法在0.5、3和6MPa的不同工况下，能够显著提高系统的鲁棒性、活塞的定位精度和动态响应，对于实现高精度和高效率的压力测量，具有重要的理论意义和实用价值。

来源：2025年第4期

《仪器仪表学报》期刊编辑部

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