基于負載觀測器與新型趨近律的光電穩(wěn)定平臺伺服系統(tǒng)RBF+SMC控制策略設(shè)計

李玉騰,陳機林,侯遠龍,劉 政,戴宇辰

(南京理工大學中法工程師學院,江蘇 南京 210094)

車載光電穩(wěn)定平臺伺服系統(tǒng),主要由穩(wěn)定平臺與光電探測設(shè)備構(gòu)成,用于對目標物體進行探測、識別、捕捉、跟蹤以及瞄準。光電穩(wěn)定平臺作為光電探測設(shè)備的支撐載體,其控制的精度直接關(guān)系到光電探測設(shè)備視軸的準確性,影響伺服系統(tǒng)的整體性能。而在實際工況中,穩(wěn)定平臺伺服系統(tǒng)會受到諸如內(nèi)部摩擦力矩、外部路面擾動以及負載轉(zhuǎn)矩與內(nèi)部參數(shù)時變等非線性因素的影響。這些因素影響了穩(wěn)定平臺的控制精度,使平臺上光電設(shè)備的視軸產(chǎn)生偏移,導致系統(tǒng)對目標跟蹤的精度下降,產(chǎn)生誤差,使得后續(xù)對目標打擊的精度降低。因此,為了保證光電探測設(shè)備在車輛行進等實際工況下視軸穩(wěn)定,對目標物體進行高精度追蹤,從而進行高效精準的打擊,有必要針對其支承載體——穩(wěn)定平臺伺服系統(tǒng)的控制算法進行有效設(shè)計。

在光電測量平臺伺服系統(tǒng)中采用無刷直流力矩電機(Brushless DC Motors,BLDCM)作為驅(qū)動電機,以電機的輸出軸配合齒輪箱帶動穩(wěn)定平臺運動。而在實際的工作中,傳統(tǒng)的PID控制方法無法克服電機中的非線性擾動因素,導致控制電機的魯棒性較差。而滑模變結(jié)構(gòu)控制(Sliding Mode Control,SMC)具有對擾動與參數(shù)不敏感，響應(yīng)速度快等優(yōu)點,其魯棒性強,近年來廣泛應(yīng)用于各類控制算法中。本文主要基于滑模控制對系統(tǒng)的控制器進行有效設(shè)計，然而，傳統(tǒng)的滑模控制在實際的開關(guān)控制中存在因不可避免的時間延遲以及空間滯后問題帶來的高頻抖震現(xiàn)象,會造成不必要的能量損失,導致系統(tǒng)的整體性能下降,因此，削弱滑模控制中控制器的輸出抖震十分必要。……