基于模糊滑模变结构的直流伺服系统控制器设计

《基于模糊滑模变结构的直流伺服系统控制器设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第37卷第2期四JIl电力技术Vo1．37。No．22014年4月SichuanElectricPowerTechnologyApr．。2014基于模糊滑模变结构的直流伺服系统控制器设计冉鸿。陈静。罗洪(国网重庆武隆县供电有限责任公司，重庆408500)摘要：针对直流伺服系统中参数时变性和外部扰动等造成的电机模型变化，设计了一种采用滑模变结构控制策略来控制直流伺服电机的方法，并且对系统稳定性进行了分析。为了削弱抖振，采用模糊控制方法将切换控制模糊化。对所设计的模糊滑模变结构控制系统进行仿真表明，采用模糊控

2、制能大大削弱系统抖振，另外对具有电机参数大范围摄动的系统，滑模变结构控制系统具有较强的鲁棒性和快速性。关键词：模糊控制；滑模变结构；直流伺服电机Abstract：AimingatthechangeofmotormodelcausedbytimevariationofparametersandexternaldisturbancesinDCservo．system，acontrolstrategybasedonslidingmodevariablestructureisdesignedtocontrolDC

3、servomotor，andthesystemstabil—ityisanalyzed．Inordertoweakenthechattering，thefuzzycontrolmethodisusedtofuzzytheswitchingcontro1．Then，thesimulationofthedesignedcontrolsystemwithfuzzyslidingmodevariablestructureshowsthatthefuzzycontrolcangreatlyweakenthechat

4、teringofthesystem，andformotorparameterperturbationsystem，thecontrolsystemwithslidingmodevaria·blestructurehasastrongerrobustnessandfastresponse．Keywords：fuzzycontrol；slidingmodevariablestructure；DCservomotor中图分类号：TM762文献标志码：A文章编号：1003—6954(2014)02—0042—03

5、0引言1滑模变结构控制器设计滑模变结构控制近年来已被广泛应用于处理一直流伺服系统的结构框图如图1所示，虽然在些复杂的线性系统、非线性系统、时变、多变量耦合多数情况下常把电机的参数看成常数，但实际当转等确定性和不确定性系统，可使系统获得良好的动速在大范围内变化时，电机的参数并非常数，而滑模态品质。而对于高性能的直流伺服系统，一般要求控制正好对参数的变化不太敏感，故使用这种控制精度高、无超调、响应速度快且鲁棒性好J。针对方式来控制电机具有很大的优越性。直流伺服系统的要求，采用滑模变结构控制方法。但是，滑模变结

6、构控制在本质上的不连续开关特性，会引起系统的一种抖振现象，严重时，影响系统正常运行，还可能激发系统未建模部分。图1直流伺服系统的结构框图1．1直流伺服系统及其数学模型模糊控制是近年来发展比较迅速的智能控制策直流电机的等效电路如图2所示，“为电枢两略的分支之一，它不依赖于被控对象的精确数学模型，能够克服非线性因素的影响，对调节对象的参端电压；e。为电枢回路反电动势；r口为电枢回路总电数变化具有较强的鲁棒性，在很多不确定的复杂模阻；。为电枢绕组电感；为电势常数；k为转矩常‘n型场合得到了成功的应用。数；．，为

7、转动惯量；。。二7r基于以上优点，采用模糊控制和滑模变结构控由图2可得直流伺服电机的传递函数为制相结合的复合控制方法。并且针对直流伺服系统设计了模糊滑模控制器，该控制器具有较强的鲁棒一ud(s)(I'mS+1)(T,s+1)性，并能大大削弱系统的抖振。第37卷第2期四川电力技术Vo1．37。No．22014年4月SichuanElectricPowerTechnologyApr．，2014制⋯。1．3切换函数s的选取滑模变结构位置控制器设计包括滑动面设计和图2直流电机的等效电路图滑模控制律设计，直流伺服系

8、统为常系数二阶系统，取切换函数为式中，=爱为电机的机械时间常数；=Fa为电s=1+2c>0机的电气时间常数。1．4控制量的求取通常，因电枢绕组的电感很小，以致电气时间常变结构控制设计的目标是靠切换面和控制量的数很小，而电机电枢转子又有一定的转动惯量，选取来保证的，切换面的选取影响系统的稳定性，而机械时间常数就比电气时间常数大得多，所以控制量的选取主要确定滑动模态的存在性和可达往往可略去电机的电气过渡过程，电机的传递函数性。因此