基于改进型指数趋近律的直流电机滑模变结构控制器设计

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1、基于改进型指数趋近律的直流电机滑模变结构控制器设计张旭秀徐德文陆梦羽大连交通大学电气信息学院摘要：为丫进一步提高单环位置直流伺服系统快速跟踪能力，采用棊于指数趋近律的滑模变结构控制策略.针对滑模变结构在滑模而来回切换产生的抖动问题，给出了一种改进型的指数趋近律，引入误差权值使切换函数快速进入滑模面，使得控制律品质得到改善.在Matlab实验平台上仿真结果显示，釆用改进型指数趋近律后，单环位置直流伺服系统，动态响应快，快速跟踪给定信号，iL具有一定的抗干扰的能力.关键词：滑模变结构控制;准滑动模态;指数趋近率;无刷直流电机;作者简介：张旭秀(1968-),女，教授，

2、傅士，主要从事控制理论、智能控制、信号处理的研究E-rnail:zhangxuxiu@163.com.收稿曰期:2017-02-08基金：W家科技支撑计划资助项目(2015BAF20B02)SlidingModeVariableStructureControllerDesignofDCMotorbasedonModifiedExponentialReachingLawZHANGXuxiuXUDewenLUMengyuSchoolofElectronicandInformationEngineering，DalianTiaotongUniversity;Abstra

3、ct：SlidingmodevariablestructurecontrolstrategybasedonexponentialapproachlawisusedtoimprovethepositionofsingleloopDCservosystemwithfastertrackingcapability.Aimingatthechatteringofsiidingmodevariablestructuresliding,animprovedexponentialapproximationlawispresented，whichintroducingtheerr

4、orweighttomaketheswitchingfunctiontoentertheslidingsurfacequickly.Itimprovesthequalityofcontrollaw.Simulationandexperimentresultsshowthattheproposedmethodinthebrushlessdcmotorcontrolsystemhasgooddynamicsandfasttracksofthegivensignalwithcertainanti-interferenceability.Keyword：slidingmo

5、devariablestructurecontrol;quasislidingmode;indexnearrate;brushlessdcmotor;Received：2017-02-080引言在工业生产中由于环境复杂，直流伺服系统的参数易受到影响，尤其当负载发生变化时，传统控制器难以对系统进行精确控制.滑模变结构具有对被控对象数学模型要求不高、算法简单易于物理实现、良好的鲁棒性等优点，这些特点使得滑模变结构控制在当下有广泛的运用[1-2].但是，由于控制律在不同状态的来回切换，异致系统在滑模面两侧来回穿越，很难沿着滑模面的平衡点滑动，从而产生抖动.为了抑制滑模控

6、制所带来的抖动问题，李林杰等位1提出在滑模控制器输出口串入一个积分器，由于添加了积分器使得系统响应速度变慢，为此又引入了前馈控制，并丑需要对整个系统进行一次稳定性分析.安树U1采用RBF神经网络进行滑模控制器设计，其思路是利用神经网络的局部逼近特性，对系统不确定性进行控制并加以补偿，即将不连续的控制信号连续化，有效地减弱了抖动现象，但是算法复杂且容易发散.Y00Bhl将滑模控制与模糊逻辑控制相结合，一定程度上降低了抖动，但是该类组合方法依赖于伺服控制系统的精确模型以及操作人贝的工程背景知识，在实际工程屮，系统模型很难精确获得，同时复杂硬件也难以实现.本文给出一种基

7、于指数趋近律的滑模控制方法，控制单环位罝直流电机伺服系统.为了有效抑制滑模控制器的抖动，文中还给出一种改进型指数趋近律，在趋近律符号函数sgn中引入误差变量e来对传统指数趋近律的切换进行改进.通过Matlab仿真，证明改进后的指数趋近律明显降低丫高频抖动，同时与传统HD单环位置直流伺服系统控制进行了比较.1改进的指数趋近律滑模变结构控制基木括两个部分，即存在滑模面且渐近稳定和有效时间到达滑模切换面.因此，系统在滑模变结构控制下有两个过程，一个是趋近运动，即系统从任意状态趋近滑模切换面，另一个是在滑模面上达到平衡状态的滑模运动.根据滑模变结构控制原理可知，有效时间到

8、达滑模而仅