基于滤波的转台伺服系统离散滑模控制.pdf

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1、第12期机械设计与制造2011年l2月MachineryDesign&Manufacture143文章编号：1001—3997(2011)12—0143—03基于滤波的转台伺服系统离散滑模控制米姚宁王武张飞云(许昌学院电气信息工程学院，许昌461000)FilterbaseddiscreteslidingmodecontrolforflightsimulatorservosystemYAONing，WANGWu，ZHANGFei-yun(SchoolofElectricalandinformationEngineering，XuchangUnive

2、rsity，Xuchang461000，China)【摘要】飞行仿真转台是航空、航天领域中进行半实物仿真和测试的关键设备，是一个高精度的复杂系统，分析了飞行仿真转台伺服系统的数学模型，给出了系统控制结构图。滑模控制是一种非线性控制方法，对参数变化和扰动具有完全的自适应性，将离散滑模控制引入到转台伺服系统的控制中，给出了离散滑模控制器的实现过程，通过引入卡尔曼滤波器改善了系统的控制品质，软件仿真结果表明所设计的离散滑模控制器能达到较好的控制品质，有效的减小了系统抖振，提升了系统的抗干扰能力。关键词：离散滑模控制；伺服转台；滤波器；仿真【Abstrac

3、t】FlightsimulatorturntablewasasignNcantdeviceinaviationandaerospacefieldfors一ulating．whichwasalsoacomplicatedhighprecisionsysterraFirstthemathematicalmodeloftheflights，ru—latorservosystemWasanalyzedandthecontroldiagramWasproposed．SincetheslidingmodecontrolWaSanonlinearcontrolm

4、ethodwhichWaSadaptivetodisturbanceandparametervariations，thediscreteslidingmodecontrolcombinedwithKalmanfilterWasintroducedtoenhancethecontrolcharacter．Thesimulationshowstheslidingmodecontrollerwithgoodcontrolperformancereduceschatteringandenhancesnoisein-tefiefenceability．Key

5、words：Discreteslidingmodecontrol；Servoturntable；Filter；Simulation中图分类号：TH16，TP273文献标识码：Al引言2基于滤波的离散滑模控制滑模变结构控制其滑动模态对加给系统的扰动和系统参数2．1基于趋近率的离散滑模控制位置跟踪摄动具有完全的自适应性，响应速度快，能够克服伺服系统所具设二阶离散系统的状态方程为：x(k+1)=Ax(k)+Bu(k)(1)有的非线性和不确定性，在伺服系统中得以广泛应用『lJ。有些学者其中，x(k)=Ix．(．i})，x2(k)]，设系统输入位置指令为r(

6、)，为系提出位置伺服系统滑模补偿器的设计[21、模拟转台伺服系统的自统期望的转角，变化率为dr(k)，系统误差为e()，取R=l2)J，适应模糊滑模控制；计算机控制和数字控制系统均为离散系统，R-：}甚l)l，采用线性外推方法进行预测，则：实际系统多以离散系统为主，研究离散系统滑模变结构控制已成r(k+1)=2r(k)一r(k一1)；dr(k+1)=2dr(k)一dr(k一1)(2)为滑模变结构控制研究的一个重要部分，有些学者提出了不确定滑模控制切换函数设计为：s()=E=(R-x(k))(3)离散系统自适应趋近率滑模控制技术研究，一些学者将离散滑

7、贝0：S(k+1)=C(，(+1))=e(。—A()一Bu(k))模控制应用到位置伺服系统，一些学者实现了永磁直线电机伺=CR一C()一CBu(k)(4)服系统模型参考离散滑模控制；为了提升离散滑模控制器的性从而得到控制率为：能，有些学者提出基于CMAC的位置伺服系统神经元离散滑模()=(c3)(CR一CAx(k)一S(k+1))(5)控制，有些学者将强跟踪滤波器理论应用于滑模控制，设计了白基于指数趋近率的离散趋近率为：噪声干扰下电动舵机等效滑模跟踪控制器，还有学者将广义卡s(五十1)=s(k)+(一ssgn(s())一qs(k))(6)尔曼滤波器

8、引入系统进行状态估计，并应用于自平衡小车的控制得到基于指数趋近率的离散控制率为：中[91，并取得了较好的控制效果。飞行仿真