面向飛行仿真轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)的高階滑模控制的研究.pdf

1、飛行仿真轉(zhuǎn)臺(tái)是飛行器研發(fā)進(jìn)程中用以完成地面半實(shí)物仿真的重要設(shè)備，其位置跟蹤精度的需求相當(dāng)高。但是質(zhì)量不平衡力矩、建模誤差、摩擦力矩以及系統(tǒng)的未建模動(dòng)態(tài)等諸多不確定因素，均以一定的條件制約著系統(tǒng)的機(jī)能，使得轉(zhuǎn)臺(tái)較為精確的數(shù)學(xué)模型難以被建立，因此有必要設(shè)計(jì)一種可以很好解決此問(wèn)題的控制算法（策略）?；Ｗ兘Y(jié)構(gòu)控制有著如下優(yōu)勢(shì)：首先控制算法比較簡(jiǎn)便易懂；其次其并不要求系統(tǒng)模型具有相當(dāng)?shù)木?，?dāng)擾動(dòng)或者是其他因素滿足一定的條件的時(shí)候，滑?？刂葡到y(tǒng)

2、具有不變性。然而滑模的抖振問(wèn)題使得該算法在現(xiàn)實(shí)中工程中的使用變得較為艱難。本文針對(duì)干擾，采用了干擾觀測(cè)器（DOB）、EID估計(jì)器、高階滑模干擾觀測(cè)器（HSMDO），來(lái)進(jìn)行干擾補(bǔ)償，而且為了減弱滑?？刂频亩墩瘢捎昧嘶谧赃m應(yīng)、高階滑模的控制算法（策略）。
　　本文主要包括以下研究?jī)?nèi)容：
　?。?）本文以UUT型電動(dòng)立式三軸飛行仿真轉(zhuǎn)臺(tái)作為被控對(duì)象，通過(guò)分析法轉(zhuǎn)臺(tái)進(jìn)行了建模，最終得到一個(gè)二階的系統(tǒng)模型，應(yīng)用頻譜分析法，來(lái)擬合與

3、辨識(shí)此控制系統(tǒng)中的一些相應(yīng)的參數(shù)。針對(duì)飛行仿真轉(zhuǎn)臺(tái)中的質(zhì)量不平衡力矩、建模誤差、摩擦力矩、以及系統(tǒng)的未建模動(dòng)態(tài)等不確定性因素，將干擾補(bǔ)償加入到轉(zhuǎn)臺(tái)伺服系統(tǒng)之中。因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)DOB的時(shí)候，需要預(yù)先知道并且求出被控系統(tǒng)的模型的逆模型，但是求逆的時(shí)候會(huì)有零點(diǎn)與極點(diǎn)相互抵消的情況，這當(dāng)中就可能含有不穩(wěn)定的點(diǎn)，進(jìn)而影響系統(tǒng)性能。She等人在近些年給出了一類基于等價(jià)輸入干擾的擾動(dòng)抑制方法，正是因?yàn)檫@種這種算法不必去求取系統(tǒng)的模型的逆，因而整個(gè)系統(tǒng)的性

4、能得到了提升?；８蓴_觀測(cè)器采用切換項(xiàng)來(lái)消除干擾因素的影響，但同時(shí)也會(huì)造成切換項(xiàng)大，抖振現(xiàn)象嚴(yán)重等問(wèn)題,為此本文采用含EID估計(jì)以及super-twisting算法的高階滑模干擾觀測(cè)器（HSMDO），最后進(jìn)行了仿真驗(yàn)真，仿真結(jié)果顯示在低速與高速的情況下EID估計(jì)器與HSMDO均可以大幅提高系統(tǒng)的精度，并且HSMDO的精度較高。
　　(2)對(duì)于高精度伺服控制系統(tǒng)，外部干擾力矩和參數(shù)大范圍變化因素，并考慮到滑模的抖振現(xiàn)象，通過(guò)自適應(yīng)滑

5、模控制策略，設(shè)計(jì)了帶有自適應(yīng)項(xiàng)的切換增益來(lái)減小抖振的產(chǎn)生。仿真結(jié)果表明，自適應(yīng)的加入使得滑?？刂频亩墩翊蠓鶞p小，但是在初始時(shí)刻與突加干擾時(shí)抖振依然存在。為更好的減弱滑模的抖振問(wèn)題，又設(shè)計(jì)一種基于HSMDO的高階滑模控制器以進(jìn)一步的減弱控制器的抖振，并和普通與自適3應(yīng)滑模來(lái)進(jìn)行了比較。仿真的結(jié)果表明，基以高階滑模控制策略的控制器使得系統(tǒng)對(duì)比于傳統(tǒng)一階滑模有著較好的穩(wěn)定性，相較于普通滑模其抖振得到了很大幅度上的減弱。
　　(3)介紹了