基于ADRC的低速位置伺服系统及其仿真

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1、第３９卷第６期山东大学学报（工学版）２００９年１２月Ｖｏｌ．３９Ｎｏ．６ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＳＨＡＮＤＯＮＧＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ（ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＳＣＩＥＮＣＥ）Ｄｅｃ．２００９文章编号：１６７２３９６１（２００９）０６００４８０５基于ＡＤＲＣ的低速位置伺服系统及其仿真１，２１１，２１１杨福广，李贻斌，阮久宏，荣学文，宋锐（１．山东大学控制科学与工程学院，山东济南２５００６１；２．山东交通学院先进车辆与机器人研究所，山东济南２５００２３）摘要：低速位置伺服系统中的非线性摩擦力、参数摄动以及外部扰动等因素都会降低系统的精度．本文对无刷直流电机低速位置伺服控制方法进行了研究．简要介绍

2、了自抗扰控制器，利用Ｓｔｒｉｂｅｃｋ摩擦模型和二阶自抗扰控制器构建位置伺服系统并确定控制器参数，最后与ＰＤ控制和滑模控制进行比较仿真实验．实验结果表明，基于自抗扰控制的低速位置伺服系统具有较好的动态和稳态性能，对系统内部参数摄动和外部扰动以及非线性摩擦都具有很强的鲁棒性．关键词：自抗扰控制；位置伺服；Ｓｔｒｉｂｅｃｋ摩擦模型中图分类号：ＴＰ２７３文献标志码：ＡＣｏｎｔｒｏｌａｎｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｐｏｓｉｔｉｏｎｓｅｒｖｏｓｙｓｔｅｍｗｉｔｈｌｏｗｓｐｅｅｄｂａｓｅｄｏｎＡＤＲＣ１，２１１，２１１ＹＡＮＧＦｕｇｕａｎｇ，ＬＩＹｉｂｉｎ，ＲＵＡＮＪｉｕｈｏｎｇ，ＲＯＮＧＸｕｅｗ

3、ｅｎ，ＳＯＮＧＲｕｉ（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｏｎｔｒｏｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｈａｎｄｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉｎａｎ２５００６１，Ｃｈｉｎａ；２．ＡｄｒａｎｃｅｄＶｅｈｉｃｌｅａｎｄＲｏｂｏｔＩｎｓｔｉｔｕｒｅ，ＳｈａｎｄｏｎｇＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉｎａｎ２５００２３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎｏｆｎｏｎｌｉｎｅａｒｆｒｉｃｔｉｏｎ，ｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅａｎｄｐｅｒｔｕｒｂａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍ，ｗｉｌｌｈａｖｅｂａｄｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｎｐｒｅｃｉｓｉｏｎ．Ｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｍｅｔｈｏｄｆｏ

4、ｒｔｈｅｐｏｓｉｔｉｏｎｓｅｒｖｏｓｙｓｔｅｍｗｉｔｈｌｏｗｓｐｅｅｄｗａｓｓｔｕｄｉｅｄ．ＦｉｒｓｔｔｈｅＡＤＲＣ（ａｃｔｉｖｅｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅｒｅｊｅｃｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌ）ｗａｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．ＴｈｅｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｗａｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅＳｔｒｉｂｅｃｋｆｒｉｃｔｉｏｎｍｏｄｅｌａｎｄＡＤＲＣ，ａｎｄｔｈｅｍｅａｎｓｆｏｒａｄｊｕｓｔｉｎｇｔｈｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｗｅｒｅｇｉｖｅｎｉｎｓｕｃｃｅｓｓｉｏｎ．ＳｏｍｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｗｅｒｅｇｉｖｅｎｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅＰＤｃｏｎ

5、ｔｒｏｌａｎｄＳｌｉｄｉｎｇｍｏｄｅｌｃｏｎｔｒｏｌ．Ｔｈｅｓｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｅｎｓｕｒｅｓｇｏｏｄｄｙｎａｍｉｃａｎｄｓｔａｔｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，ａｎｄｖｅｒｙｇｏｏｄｒｏｂｕｓｔｎｅｓｓｕｎｄｅｒｉｎｎｅｒｐｅｒｔｕｒｂａｔｉｏｎａｎｄｅｘｔｅｒｎａｌｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅｗｉｔｈｎｏｎｌｉｎｅａｒｆｒｉｃｔｉｏｎｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ａｃｔｉｖｅｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅｒｅｊｅｃｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌ（ＡＤＲＣ）；ｐｏｓｉｔｉｏｎｓｅｒｖｏｓｙｓｔｅｍ；Ｓｔｒｉｂｅｃｋｆｒｉｃｔｉｏｎｍｏｄｅｌ性和实现方便等优

6、点，但是必须采取措施削弱抖振０引言到容忍的范围内．自适应控制是基于对象模型和扰动模型已知条件下设计的，而且设计出的控制器往在高精度低速伺服系统中，由于受控对象模型往较为复杂．模糊控制可以不依赖于系统的模型，参数摄动、负载扰动以及非线性摩擦等因素，会降低有较强的鲁棒性，但其局限性在于它的控制作用只系统的精度．近年来人们探索了将滑模控制（ｓｌｉｄｉｎｇ能按档处理，控制精度不高．在基于摩擦模型的补ｍｏｄｅｃｏｎｔｒｏｌ，ＳＭＣ）、模糊控制以及自适应控制等方偿控制中，需要先对摩擦环节建立数学模型，然后［１３］法用于伺服系统．滑模控制具有快速性、强鲁棒将模型输出作为补偿信号，引入到控制中以抵消摩收

7、稿日期：２００９０３２３基金项目：国家“８６３”计划基金资助项目（２００７ＡＡ０４Ｚ２０６）；山东省优秀中青年科学家科研奖励基金项目（２００８ＢＳ０５００３）；中国博士后科学基金项目（２００８０４３１１８９）；山东省教育厅科技计划项目（Ｊ０７ＷＡ１０）；山东省教育厅高等学校优秀青年教师国内访问学者项目作者简介：杨福广（１９７４），男，山东烟台人，博士研究生，副教授，研究方向为机器人控制、车辆控制和计算机控制．Ｅｍ