基于模糊滑模變結(jié)構(gòu)的直流伺服系統(tǒng)控制器設(shè)計(jì)

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1、第37卷第2期四JIl電力技術(shù)Vo1．37。No．22014年4月SichuanElectricPowerTechnologyApr．。2014基于模糊滑模變結(jié)構(gòu)的直流伺服系統(tǒng)控制器設(shè)計(jì)冉鴻。陳靜。羅洪(國(guó)網(wǎng)重慶武隆縣供電有限責(zé)任公司，重慶408500)摘要：針對(duì)直流伺服系統(tǒng)中參數(shù)時(shí)變性和外部擾動(dòng)等造成的電機(jī)模型變化，設(shè)計(jì)了一種采用滑模變結(jié)構(gòu)控制策略來(lái)控制直流伺服電機(jī)的方法，并且對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性進(jìn)行了分析。為了削弱抖振，采用模糊控制方法將切換控制模糊化。對(duì)所設(shè)計(jì)的模糊滑模變結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真表明，采用模糊控

2、制能大大削弱系統(tǒng)抖振，另外對(duì)具有電機(jī)參數(shù)大范圍攝動(dòng)的系統(tǒng)，滑模變結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)具有較強(qiáng)的魯棒性和快速性。關(guān)鍵詞：模糊控制；滑模變結(jié)構(gòu)；直流伺服電機(jī)Abstract：AimingatthechangeofmotormodelcausedbytimevariationofparametersandexternaldisturbancesinDCservo．system，acontrolstrategybasedonslidingmodevariablestructureisdesignedtocontrolDC

3、servomotor，andthesystemstabil—ityisanalyzed．Inordertoweakenthechattering，thefuzzycontrolmethodisusedtofuzzytheswitchingcontro1．Then，thesimulationofthedesignedcontrolsystemwithfuzzyslidingmodevariablestructureshowsthatthefuzzycontrolcangreatlyweakenthechat

4、teringofthesystem，andformotorparameterperturbationsystem，thecontrolsystemwithslidingmodevaria·blestructurehasastrongerrobustnessandfastresponse．Keywords：fuzzycontrol；slidingmodevariablestructure；DCservomotor中圖分類(lèi)號(hào)：TM762文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1003—6954(2014)02—0042—03

5、0引言1滑模變結(jié)構(gòu)控制器設(shè)計(jì)滑模變結(jié)構(gòu)控制近年來(lái)已被廣泛應(yīng)用于處理一直流伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示，雖然在些復(fù)雜的線(xiàn)性系統(tǒng)、非線(xiàn)性系統(tǒng)、時(shí)變、多變量耦合多數(shù)情況下常把電機(jī)的參數(shù)看成常數(shù)，但實(shí)際當(dāng)轉(zhuǎn)等確定性和不確定性系統(tǒng)，可使系統(tǒng)獲得良好的動(dòng)速在大范圍內(nèi)變化時(shí)，電機(jī)的參數(shù)并非常數(shù)，而滑模態(tài)品質(zhì)。而對(duì)于高性能的直流伺服系統(tǒng)，一般要求控制正好對(duì)參數(shù)的變化不太敏感，故使用這種控制精度高、無(wú)超調(diào)、響應(yīng)速度快且魯棒性好J。針對(duì)方式來(lái)控制電機(jī)具有很大的優(yōu)越性。直流伺服系統(tǒng)的要求，采用滑模變結(jié)構(gòu)控制方法。但是，滑模變結(jié)

6、構(gòu)控制在本質(zhì)上的不連續(xù)開(kāi)關(guān)特性，會(huì)引起系統(tǒng)的一種抖振現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)，影響系統(tǒng)正常運(yùn)行，還可能激發(fā)系統(tǒng)未建模部分。圖1直流伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖1．1直流伺服系統(tǒng)及其數(shù)學(xué)模型模糊控制是近年來(lái)發(fā)展比較迅速的智能控制策直流電機(jī)的等效電路如圖2所示，“為電樞兩略的分支之一，它不依賴(lài)于被控對(duì)象的精確數(shù)學(xué)模型，能夠克服非線(xiàn)性因素的影響，對(duì)調(diào)節(jié)對(duì)象的參端電壓；e。為電樞回路反電動(dòng)勢(shì)；r口為電樞回路總電數(shù)變化具有較強(qiáng)的魯棒性，在很多不確定的復(fù)雜模阻；。為電樞繞組電感；為電勢(shì)常數(shù)；k為轉(zhuǎn)矩?！畁型場(chǎng)合得到了成功的應(yīng)用。數(shù)；．，為

7、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；。。二7r基于以上優(yōu)點(diǎn)，采用模糊控制和滑模變結(jié)構(gòu)控由圖2可得直流伺服電機(jī)的傳遞函數(shù)為制相結(jié)合的復(fù)合控制方法。并且針對(duì)直流伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)了模糊滑?？刂破?，該控制器具有較強(qiáng)的魯棒一ud(s)(I'mS+1)(T,s+1)性，并能大大削弱系統(tǒng)的抖振。第37卷第2期四川電力技術(shù)Vo1．37。No．22014年4月SichuanElectricPowerTechnologyApr．，2014制?。1．3切換函數(shù)s的選取滑模變結(jié)構(gòu)位置控制器設(shè)計(jì)包括滑動(dòng)面設(shè)計(jì)和圖2直流電機(jī)的等效電路圖滑模控制律設(shè)計(jì)，直流伺服系

8、統(tǒng)為常系數(shù)二階系統(tǒng)，取切換函數(shù)為式中，=愛(ài)為電機(jī)的機(jī)械時(shí)間常數(shù)；=Fa為電s=1+2c>0機(jī)的電氣時(shí)間常數(shù)。1．4控制量的求取通常，因電樞繞組的電感很小，以致電氣時(shí)間常變結(jié)構(gòu)控制設(shè)計(jì)的目標(biāo)是靠切換面和控制量的數(shù)很小，而電機(jī)電樞轉(zhuǎn)子又有一定的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，選取來(lái)保證的，切換面的選取影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性，而機(jī)械時(shí)間常數(shù)就比電氣時(shí)間常數(shù)大得多，所以控制量的選取主要確定滑動(dòng)模態(tài)的存在性和可達(dá)往往可略去電機(jī)的電氣過(guò)渡過(guò)程，電機(jī)的傳遞函數(shù)性。因此