位置伺服系统二阶滑模控制
于红芸,顾文锦,杨智勇
(海军航空工程学院,山东烟台264001)
摘要:变结构控制以其独特的优点和特性引起了众多学者的广泛重视,已由传统的滑模控制发展到高阶滑模控制。高阶滑模控制不仅保留了传统滑模控制的所有优点,而且消除了颤震。变结构控制在位置伺服系统中的应用已经取得了长足的进步,探讨高阶滑模在位置伺服系统中的应用对于解决实际系统中的颤震问题具有深刻的意义。该文简要介绍了高阶滑模控制技术,并将二阶滑模控制应用与位置伺服系统中,理论分析与仿真结果都表明了使用二阶滑模控制器控制直流伺服电机的可行性。
关键词:高阶滑模;二阶滑模;伺服系统;电机;变结构控制
中图分类号:TP 273 文献标识码:A
1 引言
变结构控制(又称滑动模态控制)是50年代由苏联学者提出来的一种非线性控制方法[1],由于其优良的控制性能,越来越引起了人们的重视,经过几十年的发展,已发展为一门独立的研究分支。滑模控制具有使系统在有限时间收敛、精确跟踪、对参数不确定性和外界干扰具有不变性的特点。
然而在实际控制系统中,滑模控制具有颤震的缺点。学者对此展开了深入的研究,并由传统的滑模控制逐渐发展到高阶滑模控制。高阶滑模控制不仅保留了传统滑模控制的所有优点,而且消除了颤震[2]。本文以高阶滑模控制理论为基础,设计了直流PWM位置伺服系统的二阶滑模控制器,仿真结果证明了所设计的控制器的有效性。
2 直流PWM位置伺服系统描述
选取一个典型的直流PWM伺服系统,它由永磁直流电动机,PWM功率放大电路,位置传感器,控制器组成,如图1所示。
其中控制对象是永磁式直流电动机,它的模型一般可以简化为一个二阶环节,如图3所示。
5 结束语
本文简要介绍了高阶滑模控制的一般概念,采用二阶滑模控制器控制位置伺服系统,取得了良好的仿真结果,说明二阶滑模在位置伺服系统中的应用是可行的。
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