转台伺服系统的动态滑模控制研究.pdf

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1、第32卷2015年第5期上海航天AEROSPACESHANGHAI文章编号：1006—1630(2015)05—003j04转台伺服系统的动态滑模控制研究陈坤1，闵斌1，于启洋1，张矗2(1．上海航天控制技术研究所，上海200233；2．山东信息通信技术研究院，山东济南250101)摘要：为削弱转台控制系统中各种干扰力矩的影响，利用滑模控制鲁棒性良好的特点，提出一种动态滑模控制(DSMC)方法。根据转台伺服系统模型，设计了动态滑模控制器，并分析了其稳定性。传统比例积分微分(PID)控制和DsMc在转台系统

2、外加高频干扰力矩时的仿真结果表明：DSMc可更有效地抑制力矩干扰，具更强的鲁棒性，产生的抖振更小。关键词：转台；动态滑模；切换函数；指数趋近律；滑模控制中图分类号：TM921．54文献标志码：AStudyofDynamicSlidingModeControlonTurntableSerVoSystemCHENKunl，MINBinl，YUQi—yan91，ZHANGYa02(1．ShanghaiInstituteofSpaceflightControlTechnology，Shanghai200233，C

3、hina；2．ShandongAcademyofInformation＆CommunicationTechnology，Jinan250101，Shandong，China)Abstract：Toreducetheimpactofthedisturbancetorqueontheturntablesystem，akindofdynamics“dingmodecontr01(DSMC)strategywasputforwardbyusingtheoutstandingrobustperformanceoft

4、heslldingmodecontrol(SMC)inthispaper．ThedynamicslidingmodecontroIlerwasdesignedaccordingtothemodeoftheturntablesystem，anditsstabilltywasanaIyzed．ThesimulationresultsofthetraditionalPIDcontrolandDSMCunderhighfrequencydisturbancetorqueaddingtotheturntablesy

5、stemshowedthatDSMCcouldsuppressthedisturbancetorquewiththebetterrobustperformanceandlessshaking．Keywords：Turntable；Dynamicslidingmode；Switchfunction；Exponentiallyapproachingrule；Slidingmodicontr010引言近年来，随着航空、航天技术的发展，各种高精度飞行器获得了大力发展。作为仿真及测试与分析试验的平台，对转台的相应性

6、能要求也越来越高，这些性能要求包括超低速、高精度、宽调速、高频响等。长期以来，传统PID控制在伺服控制领域被广泛应用，但该控制策略很难处理系统不确定性的影响。在实际转台控制系统中，因各种因素的影响，使转台控制系统中存在非线性因素：摩擦力矩、干扰力矩、耦合力矩等多个不确定项，如转动惯量(源自负载变化)等参数变化；高频未建模动态及机械谐振；测量收稿日期：2012—11—21；修回日期：2013一03一04作者简介：陈坤(1988一)，男，硕士生，主要研究方向为导航、制导与控制。延时及测量噪声一]。由于上述因素

7、的存在，无法建立精确的数学模型，如忽略对象的不确定性，根据近似或简化模型设计控制器，被忽略的因素可能会引起控制系统品质的恶化，甚至导致系统的不稳定。因滑模变结构控制对外部干扰和不确定性具强鲁棒特性，故可基于滑模变结构控制理论，设计动态滑模控制器，以提高转台控制中的抗干扰性[2≈]。对常规滑模控制器，其最大缺点是抖振明显，可引入动态滑模控制器以削弱传统滑模控制带来的抖振。本文对转台伺服系统的动态滑模控制进行了研究。1转台伺服系统模型在控制系统设计中，需先解决控制对象的数学建模。本文研究的转台控制系统由三个独

8、立通道组成，控制结构基本相同，在正常情况下其中任意框的上海航天AEROSPACESHANGHAI第32卷2015年第5期模型可简化为线性二阶环节系统。该系统采用直流力矩电机驱动，忽略电枢电感影响。DSMC结构如图1所示。图中：K。。为功放增益；K。为转矩系数；K。为反电动势系数；，为转动惯量；Dr为干扰力矩；R。为电枢电阻；@(s)，n(s)分别为角位置口与角速度日的拉氏变换。图1DsMc转台伺服系统结构F远．1Struetu