基于改進滑模面的音圈電機位置控制*

白 姍，劉爽英，梁宇飛，李國棟，閆 瑾

(1.中北大學(xué)軟件學(xué)院，太原 030051；2.惡劣環(huán)境下機器人與智能裝備技術(shù)山西省重點實驗室，太原 030051)

0 引言

音圈電機擁有動態(tài)響應(yīng)速度快、穩(wěn)態(tài)精度高等諸多優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于高精度、高頻率、短距離的重復(fù)性定位高的精密制造行業(yè)中，但音圈電機在工作過程中存在參數(shù)變化、非線性摩擦、遲滯特性等不確定因素[1]。

滑模控制作為一種典型的非線性控制方法，具有響應(yīng)時間快、構(gòu)造簡單、對系統(tǒng)匹配擾動具有不變性等優(yōu)點，但滑模控制的最大問題在于抖振現(xiàn)象，并且容易受到不確定性因素的擾動影響。因此，抑制抖振現(xiàn)象是現(xiàn)行的主要研究問題[2]。研究人員從滑模面、趨近律等方面提出改進方案，以達(dá)到減小抖振的效果。滑模面設(shè)計的優(yōu)劣性直接影響控制系統(tǒng)的穩(wěn)定精度、穩(wěn)定性及響應(yīng)時間等各方面性能，是滑模設(shè)計的主要內(nèi)容。因此，提出許多改進的滑模面以達(dá)到減小抖振的目的。例如終端滑模控制(TSM)[3-5]、積分滑模控制[6]、全局滑模控制[7]、時變滑模控制[8]、互補滑模控制(CSMC)[9]等。

HOU等[10]提出用于伺服電機系統(tǒng)的連續(xù)終端滑模控制算法，是一種基于雙極限齊次性質(zhì)的全階終端滑模面，保證了控制系統(tǒng)的魯棒性。CHEN等[11]提出一種適用于外界擾動的伺服系統(tǒng)位置跟蹤問題，提出自適應(yīng)滑模擾動觀測器及新型終端滑模函數(shù)，仿真及實驗驗證了所提方法的有效性。CHEGINI 等[12]提出一種基于預(yù)定滑動模態(tài)和系統(tǒng)狀態(tài)之間誤差設(shè)計的量子滑模面，可用于有界不確定性的滑模控制系統(tǒng)中，仿真結(jié)果表明該控制方案在時間和控制幅度上均顯著降低。……