一種用于機電伺服機構的模糊變結構控制方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種機電伺服機構控制方法，具體涉及一種用于機電伺服機構的模糊 變結構控制方法。
【背景技術】
[0002] 隨著磁性材料、電力電子器件和數字處理器技術的發展，高性能伺服電機與現代 控制技術相結合，使機電伺服技術迅速發展，在航天伺服控制領域得到了廣泛應用。永磁同 步電機（PMSM)因其體積小、結構簡單、輸出轉矩大、效率高等優點，在當前的伺服控制中起 著越來越重要的作用。但由于PMSM是一個具有多變量、強耦合、非線性、變參數的復雜系 統，在實際應用中，參數攝動及負載擾動等不確定因素均會影響到控制的動靜態性能指標。 傳統的控制策略（如PI控制）應用于機電伺服機構并不能夠取得理想的效果。在參數匹 配良好的條件下能取得較好的性能，一旦系統參數發生變化將導致系統性能變差，而且動 態響應和抗干擾能力不能很好的兼顧。
[0003] 變結構控制對于外界干擾和參數變化具有很強的魯棒性能，其突出優點是可以實 現滑動模態與系統的外干擾和參數攝動完全無關。但由于控制的滯后等原因，變結構控制 系統存在抖振。抖振問題一直阻礙著變結構控制的實際應用
[0004] 抖振產生的實質性原因在于：當系統相點到達切換面時速度很大，空間滯后開關、 時間滯后開關、系統慣性影響、狀態測量誤差等因素使切換時間不是準確的落在切換面上， 而是穿越了切換面上，從而形成抖振現象。
[0005] 由于控制量切換引起的"抖振"對實際系統造成很大危害，許多學者提出了減抖措 施，目前具有代表性的消弱變結構控制抖振的方法主要有高階滑模、柔化sgn(s)函數法、 邊界層法等。
[0006]高階滑模是通過適當的輸入及非線性狀態變化將系統分解為一個關于切換變量 及其告誡導數的低階線性子系統和一個關于滑膜的低階非線性子系統，滑動階數越高，系 統的抖振現象就越弱，與傳統的滑模變結構控制相比，高階滑模在減弱系統抖振方面確實 有明顯的效果，但計算量大，難以在實時性很強的控制系統中應用，且不能在根本上消除抖 振現象，不適用于控制精度要求較高的位置伺服系統。柔化sgn(s)函數法控制有很高的增 益，對于抑制抖振有利，但實現存在困難。邊界層法的目的是緩解結構切換的不連續性，結 果也在切換面附近產生一個高增益，同時也伴隨滯后，因此抖振依然存在。

【發明內容】

[0007]為解決上述問題，本發明提供了一種用于機電伺服機構的模糊變結構控制方法， 該控制方法能夠有效消除機電伺服機構控制系統存在的抖振現象，具有良好的位置跟蹤精 度與響應快速性。
[0008] 本發明的技術方案是：一種用于機電伺服機構的模糊變結構控制方法，該方法包 括以下步驟：
[0009] ( 1)建立機電伺服機構數學模型；
[0010] (2)定義變結構切換函數，并將切換函數進行模糊化；
[0011] (3)計算切換點.
[0012] (4)判斷是否進入減速階段；
[0013] (5)計算減速速率Rdv。
[0014] 所述的步驟（1)中的機電伺服機構數學模型如下：
[0015] U(s) = E(s) + (Ra+Las) Ia(s)
[0016] E (s) = Ke Q (s)
[0017] Te(s) = Tl(s)+JsQ (s)+BQ (s)
[0018] Te(s) = KTIa(s)。
[0019] 所述的步驟（2)中的變結構切換函數如下：s=Xi+kvv。
[0020] 所述的步驟（2)中采用兩個模糊控制器變結構切換函數進行模糊化。
[0021] 所述的步驟（3)中采用第一模糊控制器計算切換點xf，第一模糊控制器為雙變量
【主權項】
1. 一種用于機電伺服機構的模糊變結構控制方法，其特征在于：該方法包括以下步 驟： (1) 建立機電伺服機構數學模型； (2) 定義變結構切換函數，并將切換函數進行模糊化； (3) 計算切換點x:; (4) 判斷是否進入減速階段； (5) 計算減速速率Rdv。
2. 根據權利要求1所述的一種用于機電伺服機構的模糊變結構控制方法，其特征在 于：所述的步驟（1)中的機電伺服機構數學模型如下： U(s) =E(s) + (Ra+Las)Ia(s) E(s) =KeQ(s) Te(s) =Tl(s)+JsQ(s)+BQ(s) Te(s) =KTIa(s)。
3. 根據權利要求2所述的一種用于機電伺服機構的模糊變結構控制方法，其特征在 于：所述的步驟（2)中的變結構切換函數如下：s=Xi+kvv。
4. 根據權利要求3所述的一種用于機電伺服機構的模糊變結構控制方法，其特征在 于：所述的步驟（2)中采用兩個模糊控制器變結構切換函數進行模糊化。
5. 根據權利要求4所述的一種用于機電伺服機構的模糊變結構控制方法，其特征在 于：所述的步驟（3)中采用第一模糊控制器（1)計算切換點<，第一模糊控制器（1)為雙變 量V、Xi輸入，單變量X〖輸出，得出切換點橫坐標值X〔為V和Xi的函數：=/(v,七），切換
點的清晰值為 氺 A
6. 根據權利要求5所述的一種用于機電伺服機構的模糊變結構控制方法，其特征在 于：所述的步驟（4)中如果七=<，則進入減速階段并執行步驟（5);如果七則沒有進 入減速階段并返回執行步驟（3 )。
7. 根據權利要求6所述的一種用于機電伺服機構的模糊變結構控制方法，其特征在 于：所述的步驟（5)中減速速率
【專利摘要】一種用于機電伺服機構的模糊變結構控制方法，該方法包括以下步驟：（1）建立機電伺服機構數學模型；（2）定義變結構切換函數，并將切換函數進行模糊化；（3）計算切換點（4）判斷是否進入減速階段；（5）計算減速速率Rdv。該控制方法能夠有效消除機電伺服機構控制系統存在的抖振現象，具有良好的位置跟蹤精度與響應快速性。
【IPC分類】G05B13-04
【公開號】CN104570726
【申請號】CN201310521154
【發明人】丁偉濤, 朱成林, 李建明, 黃玉平, 趙國平, 徐禎祥
【申請人】北京精密機電控制設備研究所, 中國運載火箭技術研究院
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2013年10月29日