基于改进趋近率的飞行转台伺服系统高精度滑模控制.pdf

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1、第55卷第10Jlll农业装备与车辆工程2017年lo月V01．55No．10AGRICULTURALEQUIPMENT＆VEHICLEENGINEERINGOctober2017doi：10．39690．issn．1673-3142．2017．10．011基于改进趋近率的飞行转台伺服系统高精度滑模控制夏平，张吉祥，罗士淼，匡毅(200093上海市上海理工大学机械工程学院)【摘要】为了解决飞行转台伺服系统非线性摩擦、参数不确定等问题，提出了基于改进趋近率的滑模控制算法。滑模控制具有强鲁棒性，可有效克

2、服系统摩擦干扰和参数不确定性的影响，实现伺服系统的快速响应。用反正切函数代替传统指数趋近率的切换项，极大的消弱了系统抖动，提高了控制器性能。仿真结果表明所提算法在消弱抖动的同时，也能实现位置的准确跟踪与快速响应，提高了飞行转台伺服系统的控制精度与强鲁棒性。【关键词】飞行转台、摩擦干扰、滑模控制、反正切函数【中图分类号】V216【文献标识码】A【文章编号】1673-3142(2017)10--0048-04mghAccurateSMCControlBased011ImprovingReachingLa

3、wforrUghtSimulatorServoSystemXiaPing，ZhangJixiang，LuoShimiao，KuangYi(SchoolofMechanicalEngineering，UniversityofShanghaiforScienceandTechnology，Shanghai200093，China)【Abstract]Inordertosolvetheproblemsofnonlinearfrictionanduncertainparametersoftheflightt

4、urntableservosystem，aslidingmodecontrol(SMC)algorithmbasedonimprovedapproachrateisproposed．UsingrobustnessofSMCCanovercomefrictiondisturbanceanduncertaintyofparameters，realizerapidresponseofservosystem．Arctangentfunctionisusedtomodifytheconventionalrea

5、chinglawtoshapelyreducethechatteringandenhancetheperformanceofcontroller．SimulationresultshowsthatthisalgorithmhasexceHenttrackingperformanceandrapidresponseatthesametimeofreducingchattering，andrealizehighaccuratecontrolofflightrotationservosystemandro

6、bustness．[Keywordslflightrotationperformance；frictiondisturbance；SMC；arctangentfunction0引言飞行仿真转台一直以来都是航空、航天领域进行地面半实物仿真的关键设备，提高其动态跟踪精度是十分有必要的。但是飞行转台系统是具有非线性摩擦、不平衡力矩、电机力矩波动、转动惯量变化等不确定性的控制对象，这些都严重影响了系统的跟踪性能。实际物理模型研究中，都是忽略次要因素简化模型并由此出发来设计控制器。但是对于高精密情况，设计中被

7、忽略的不确定因素很可能会导致系统品质恶化，甚至出现不稳定情况。因此需要设计具有强鲁棒性[11的控制器来克服不确定对系统控制品质的不良影响，提高其控制性能。滑模变结构控制作为一种智能、强鲁棒性、简单物理实现的控制方法，这些年得到越来越多人的关注。到达滑模面时，它通过控制量中的切换项，迫使系统状态沿着滑模面滑动，收稿日期：2017—03-02修回日期：2017-03—10使系统对参数摄动和外界干扰具有不变性。将滑模变结构控制[21引入到飞行转台伺服系统的控制中，能有效地抑制摩擦非线性的干扰。但是滑模控制

8、容易引起系统抖振。文献[3】采用饱和函数来消弱抖动，但该方法却加大了飞行转台控制时的静态误差，降低了系统的跟踪精度。文献[4】利用迭代控制作为前馈补偿，改善了用饱和函数代替符号函数时产生的静差问题，提高了系统的跟踪精度。文献【5】利用模糊神经滑模控制方法，实现了非线性系统的精确跟踪与消弱抖振。本文用反正切函数代替传统指数趋近率中的切换项改进普通滑模控制，并构造李雅普洛夫函数睁剐，证明了其全局渐进稳定性。其仿真结果表明该算法能极大消弱滑模控制系统的高频抖振，相比传统PD