基于滑模變結構的直流伺服電機控制器設計

1引言

滑模變結構控制系統是一類(lèi)特殊的變結構控制系統。起特殊之處在于，系統的控制不僅有切換，而且該切換特性可以迫使系統的狀態(tài)在切換面上沿預定的軌跡作小幅度、高頻率的趨近運動(dòng)-滑動(dòng)模態(tài)運動(dòng)。這種滑動(dòng)模態(tài)可以設計成與系統的參數及擾動(dòng)無(wú)關(guān)。這樣，滑模變結構控制無(wú)須系統在線(xiàn)辨識就具有很好的魯棒性。滑模變結構控制近年來(lái)已被廣泛應用于處理一些復雜的線(xiàn)性系統、非線(xiàn)性系統、時(shí)變、多變量耦合等確定性和不確定性系統，可使系統獲得良好的動(dòng)態(tài)品質(zhì)[1]。而對于高性能的直流伺服系統，一般要求精度高、無(wú)超調、響應速度快且魯棒性好。根據自動(dòng)調節原理設計的常規PID、PI等控制器，結構簡(jiǎn)單，設計方法成熟，也容易實(shí)現，但直流伺服系統中的非線(xiàn)性、參數的時(shí)變性和外部擾動(dòng)等都影響系統的控制性能，很難滿(mǎn)足高精度伺服系統的要求?；Ｗ兘Y構控制的滑動(dòng)模態(tài)對加給系統的干擾和系統的各種攝動(dòng)具有完全自適應性，所以能完全滿(mǎn)足高精度伺服系統的控制要求[2,4]。

2滑模變結構控制器設計

直流伺服系統的結構框圖如圖1所示，雖然在多數情況下常把電機的參數看成常數,但實(shí)際當轉速在大范圍內變化時(shí),電機的參數并非常數,而滑?？刂普脤档淖兓惶舾?故使用這種控制方式來(lái)控制電機具有很大的優(yōu)越性。



圖1直流伺服系統的結構框圖

2.1直流伺服系統及其數學(xué)模型





2.2滑模變結構控制的基本問(wèn)題