基于滑模产生条件的导弹电液伺服机构模糊滑模跟踪控制
刘云峰1 缪 栋1 方文斌2
1.第二炮兵工程学院,西安710025
2.第二炮兵驻8602军代室,武汉430023
摘 要 针对导弹电液伺服机构的跟踪控制问题,设计了一种基于滑模产生条件的模糊滑模控制方案。将表征滑模函数运动特性的数值作为模糊控制系统的一维输入,简化了一般模糊滑模控制系统结构,从而得到具有少量规则的模糊滑模的设计方案。仿真结果表明了该方案的有效性。
关键词 导弹电液伺服机构 滑模变结构控制 模糊控制
中图分类号:TP273•4 文献标识码:A
文章编号:1006-3242(2006)02-0004-05
1 引 言
导弹电液伺服机构是导弹控制系统中不可缺少的组成部分,它的性能往往严重影响到导弹的控制精度,甚至决定飞行的成败[1]。导弹飞行过程中,电液伺服机构的参数会随着环境条件的变化而发生变化,而且电液伺服机构还需克服摆动喷管的各种负载力矩的影响,因此使电液伺服机构具有小阻尼、时变性和非线性等特点[2]。经典控制方法较难使电液伺服机构获得优良的动态特性和稳态品质。由于滑模变结构控制可以通过控制器结构的不断调整和变化,有效地控制具有参数变化和外部扰动的被控制对象,这与具有不定性的导弹电液伺服机构的控制要求是一致的,因此本文将滑模变结构控制引入到导弹电液伺服机构控制中。但常规滑模变结构控制中用于处理不确定项的切换控制将使系统产生抖振现象[3]。文献[4]曾引入模糊理论来消除抖振,但是,建立精确的模糊规则有一定的难度,较为复杂。本文针对导弹电液伺服机构的跟踪控制问题,基于指定参数滑模产生条件,将表征滑模函数运动特性的数值作为模糊系统的一维输入,从而得到具有少量规则的模糊滑模的设计方案,使系统具有较好的动态响应性能、较小的稳态控制精度和强鲁棒性。
2 问题分析
某导弹电液伺服机构为典型的电液位置伺服系统。其控制回路由数字控制器[1]、伺服放大器、电液伺服阀、作动器和反馈电位器组成。如图1所示。
数字控制器接收弹载计算机的指令δc(输入),与实际位置间的误差求解,计算控制律,加至伺服放大器,控制驱动电液伺服阀,作动器直接将电液伺服阀输出的液压能转换成机械能,控制活塞杆位移,达到控制负载喷管摆动δ的目的。本文的导弹电液伺服机构建模忽略了系统中电液伺服阀的动态特性、结构变形、油泵动态和蓄能器的影响等,可得描述导弹电液伺服机构的基本方程[5]:
模变结构控制和基于滑模产生条件的模糊滑模控制的系统位移跟踪特性曲线如图6所示。系统位移跟踪误差曲线如图7所示,图8为图7的区域放大。从图8可以看出,常规滑模变结构控制的跟踪误差曲线在零点附近产生抖动现象,增加了稳态误差。而在常规滑模变结构控制的基础上引入基于滑模产生条件的模糊控制方案,抖动现象基本消除,并具有较高的稳态控制精度。常规滑模变结构控制及基于滑模产生条件的模糊滑模变结构控制信号曲线如图9、图10所示,同样可以看出本文给出的控制方案有效地削弱滑模切换控制所产生的抖振。
6 结束语
本文针对导弹电液伺服机构的跟踪控制问题,首先给出了常规滑模变结构控制方案,在分析常规滑模变结构控制存在抖振的原因之后,设计了一种基于滑模产生条件的模糊滑模控制方案。将表征滑模函数运动特性的数值作为模糊系统的一维输入,简化了一般模糊滑模控制系统结构,从而得到具有少量规则的模糊滑模的设计方案。仿真表明,该方案对于参数扰动及负载干扰,具有较好的动态响应性能、较小的稳态控制精度和强的鲁棒性,并且能够有效地削弱滑模切换控制所产生的抖振。
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