基于精确线性化直流电机全局鲁棒滑模跟踪控制

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1、基于精确线性化直流电机全局鲁棒滑模跟踪控制【摘要】本文针对带有非线性的直流电动机的位置跟踪问题研究其全局鲁棒滑模控制器的设计。首先，采用精确线性化理论将非线性系统转换成线性系统，然后利用全局鲁棒滑模控制策略解决系统的不确定性问题。通过仿真对直流电机负载变化时的位置跟踪情况进行对比研究，验证所提出的算法的有效性。【关键词】精确线性化；滑模控制；全局鲁棒性0引言直流电机位置和速度控制简单，调速范围宽，被广泛应用于控制系统中。通常将直流电机近似为线性系统，应用线性控制策略实现位置跟踪［1］。但直流电机是一个非线性系统，线性控制难以很

2、好地实现跟踪控制。伺服系统的非线性控制已经有了很大的发展，如反馈线性化［2］,自适应非线性控制［4］和滑模控制［5］。本文将全局鲁棒滑模控制应用于带有动态非线性及系统不确定性的直流电机的位置跟踪控制。通过仿真与传统的滑模控制进行比较，验证了本文设计控制方法的有效性和优越性。1直流电机模型为了实现理想的位置跟踪控制，必须采用非线性方法。直流电机的非线性可以表示如下：Km=A+Bia,(1)其中：A表示无负载时的机械常数，B是一个小负数，表示电枢电流ia对机械常数的影响。选取电机位置作为输出变量，直流电机的状态方程可表示如下：2直

3、流电机的位置跟踪控制2.1精确线性化如果输出变量被微分了r次才出现输入u,则这个系统的相对阶为r。对于上述直流电动机模型有：比较三种滑模面情况下系统的性能，仿真结果如图1和图2所示。图中si表示线性滑模控制的仿真结果，s2表示传统积分滑模控制仿真结果，s表示本文所提全局鲁棒积分滑模控制方案的仿真结果。从图1可以看出，本文提出的算法输出响应可快速、无过冲地跟踪期望轨迹。图2为速度响应曲线，线性滑模面si和传统积分滑模面s2表现出了大的过冲且不平滑，本文提出的方案具有更好的性能。通过仿真可得，本文提出的算法比线性滑模控制和传统积分

4、滑模控制在动态和稳态性能方面都有明显的优越性。4结论本文运用精确线性化处理系统的非线性，采用积分滑模面有效消除了在任何给定初始条件下的到达阶段。利用滑模面的不变性，保证系统的全局鲁棒性。仿真研究证明了所提出的算法的有效性及与传统算法相比的优越性。【参考文献】[1]J.H.Lee,HighlyrobustpositioncontrolofBLDDSMusinganimprovedintegralvariablestructuresystem,Automatica,Vol.42,929-935,2006.[2]周苏，王明强.基于反

5、馈线性化的车用无刷直流电机转矩随动控制[J].武汉科技大学学报，2012,10(5)：391-398.[3]蓝益鹏，赵辉.直流伺服系统非线性自适应鲁棒控制器的优化设计[J].控制与决策,2010,2(2)：222-231.[4]唐传胜，戴跃洪•直驱转台伺服系统的优化神经网络滑模位置控制研究[J].机床与液压，2012,1(1)：13-15.[5]高远，孔峰.位置伺服系统的自适应积分滑模控制研究[J]•电气传动，2012(5)：33-37.[责任编辑：周娜]