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三轴转台伺服系统模糊滑模控制研究

崔海涛  
【摘要】: 转台作为航空、航天领域中半实物仿真和测试的主要设备之一,在飞行器的研制过程中起着举足轻重的作用,它的发展提高了武器系统的精度以及促进了武器的更新换代且其性能优劣直接关系到仿真和测试实验的可靠性和置信度。因此,研制出高精度、高性能转台对于我国航空、航天工业乃至整个国防建设的发展都具有十分重要的意义。本论文以某型转台的研制课题为背景,以该型三轴转台作为研究对象开展了如下几方面的研究: 首先,建立了转台的动力学数学模型以及交流伺服电机的数学模型,并详细地分析了该三轴转台系统的各项性能指标,且在此基础上针对该指标要求完成了系统总体控制方案的设计工作,并完成了关键器件的选型工作。 然后,针对外界干扰严重影响外环大转台控制精度问题,提出了一种基于模糊逻辑的模糊控制器设计方法,设计了位置回路模糊PID控制器。该控制策略能够在保证该转台技术指标要求得以满足的情况下,实现对干扰的有效处理。且实际的控制效果进一步说明了该控制策略要优于经典的PID控制。 其次,为了实现对转台系统中不确定项的消除,基于滑模变结构对系统不确定性的鲁棒特性,提出了一种模糊滑模变结构控制方法,设计了位置回路滑模变结构控制器并进行仿真分析。其中模糊控制主要用于削弱滑模变结构控制中的抖振现象,保证控制量的平滑特性。 最后根据该型三轴转台系统软件设计要求,采用模块化的方式对三轴电控转台系统控制软件进行了设计。同时结合系统硬件设计对整个系统进行了联合调试,并介绍了在调试中可能遇到的问题以及解决方案。


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