基于自适应滑模变结构的卫星天线指向伺服控制系统设计new

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1、第19卷第6期系统仿真学报©Vol.19No.62007年3月JournalofSystemSimulationMar.,2007基于自适应滑模变结构的卫星天线指向伺服控制系统设计余创，刘向东（北京理工大学信息科学技术学院自动控制系,北京100081）摘要:将自适应滑模变结构方法应用于卫星天线跟踪指向控制伺服系统。电流环采用电压空间矢量脉宽调制技术驱动永磁同步伺服电机，位置环采用自适应滑模变结构控制，通过自适应方法调节控制器中等效输出控制量部分，以减小外部干扰和自身参数变化对系统的影响，提高伺服系统的鲁棒性。仿真结果表明伺服系统控制性能良好，输出稳定，具有较强的鲁棒性。关键

2、词:卫星天线；空间矢量脉宽调制；自适应滑模；变结构控制中图分类号:TP368文献标识码:A文章编号:1004-731X(2007)06-1351-03DesignofSatelliteAntennaPointingServoControlSystemBasedonAdaptiveVariableStructurewithSlidingModelControllerYUChuang,LIUXiang-dong(DepartmentofAutomaticControl,SchoolofInformationScience&Technology,BeijingInstituteo

3、fTechnology,Beijing100081,China)Abstract:Adaptiveslidingmodecontrol(ASMC)methodwasappliedinsatelliteantennatrackingandpointingservosystem.Spacevectorpulsewidthmodulation(SVPWM)techniquewasusedtodrivepermanentmagnetsynchronousmotor(PMSM)incurrentloop.TheexternalpositionloopwasdesignedwithAS

4、MCthattheadaptivemethodwasusedtoregulatetheparametersofequivalentcontrolvariableincontrollerinordertoreducetheoutsidedisturbanceandinsideparameters’affectiononsystem.Thesimulationresultdemonstratesthattheservosystemhasahighcontrolperformance,steadyoutputandstrongrobustness.Keywords:satelli

5、teantenna;spacevectorpulsewidthmodulation;adaptiveslidingmode;variablestructurecontrol测量的速度信号ωn比较，经速度调节器(ASR)产生坐标系q1引言**轴的定子电流参考值i，同时根据矢量解耦控制令i=0，qd天线是大型航天器，空间站及各种卫星接收、发射信号，经电流环调节器(ACR)后进行Park逆变换输出电压空间矢跟踪目标的重要部件。通常情况下，天线有俯仰和旋转两个量的α和β轴分量uα和uβ，再通过电压空间矢量脉宽调制方向的运动，其运动精度是衡量系统性能的重要指标，而天(SVPWM)方法

6、产生脉冲信号控制三相逆变器，从而驱动线能否正常、平稳、高精度地运转直接关系到航天器的工作PMSM，最后经齿轮传动机构带动天线运转。其中APR采正常与否。因此，近年来国内外广泛开展了卫星天线指向控用了自适应滑模控制(ASMC)方法以提高系统的鲁棒性。其制伺服系统方面的研究，文献[1]对卫星天线的指向控制策略结构如图1所示。进行了比较研究，文献[2]采用自适应方法控制天线跟踪指向三闭环伺服系统采用矢量控制原理，将实际三相电流变系统达到了良好的控制性能，文献[3]对通信天线控制系统中换到基于转子磁场定向的旋转坐标系dq−轴系上，站在此的抗干扰问题进行了深入的介绍与研究。旋转坐标系

7、上观察电机各物理量，旋转的各空间矢量变成了卫星天线的工作环境是进行其驱动伺服系统设计时必静止的标量，对标量进行控制后，再经坐标反变换成空间矢须首要考虑的因素，外太空的恶劣环境使得电机本身的参数量去控制PMSM，这就是矢量控制的思想。考虑到电机多变和负载特性变化不定，提高天线伺服系统的鲁棒性是目前研量、高耦合的非线性数学模型，经矢量解耦控制后，如式(1)究的热点。以此实际工程项目为背景，作者开展了星载天线所示的PMSM转矩方程将变成类似于直流电机的转矩方程，高性能永磁同步电机(PMSM)伺服系统的研究。从而达到与直流