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在切換面上沿預定的軌跡作小幅度、高頻率的趨近運動-滑動模態運動。這種滑動模態可以設計成與系統的參數及擾動無關。這樣，滑模變結構控制無須系統在線辨識就具有很好的魯棒性。滑模變結構控制近年來已被廣泛應用于處理一些復雜的線性系統、非線性系統、時變、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態品質[1]。而對于高性能的直流伺服系統，一般要求精度高、無超調、響應速度快且魯棒性好。根據自動調節原理設計的常規PID、PI等控制器，結構簡單，設計方法成熟，也容易實現，但直流伺服系統中的非線性、參數的時變性和外部擾動等都影響系統的控制性能，很難滿足高精度伺服系統的要求。滑模變結構控制的滑動模態對加給系統的干擾和系統的各種攝動具有完全自適應性，所以能完全滿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,但實際當轉速在大范圍內變化時,電機的參數并非常數,而滑模控制正好對參數的變化不太敏感,故使用這種控制方式來控制電機具有很大的優越性。



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模型





2.2滑模變結構控制的基本問題