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题名	电动舵机变结构控制律研究
作者	周满
学位类别	硕士
答辩日期	2014-11
授予单位	中国科学院大学
导师	贾宏光
关键词	电动舵机 变结构控制 抖振 间隙 模糊控制
学位专业	光学工程
中文摘要	电动舵机系统是一个高精度的位置伺服系统，是飞行器控制系统的关键组成部分之一。本课题研究目的是针对某飞行器电动舵机系统，设计一种控制系统，实现对舵机指令的快速、准确、实时跟踪。为提高舵机系统的响应速度、控制精度，同时提高系统对参数变动及外部扰动的鲁棒性，本论文主要完成以下工作： 为了提高电动舵机控制系统的品质，本文根据变结构控制算法对外部扰动具有较强的鲁棒性的特点，设计了基于指数趋近律的变结构控制器，实现电动舵机系统的位置跟踪。由于传统的变结构控制器存在较为严重的抖振问题，因此引入模糊控制算法，实时调整变结构控制器的切换强度，在保证趋近速度和控制精度的前提下，达到最大限度的削弱系统抖振的目的。 为验证模糊变结构控制算法的可行性，在simulink仿真平台上搭建了电动舵机系统的仿真模型，对控制算法进行了仿真验证，并与传统的PID算法、变结构控制算法进行比较。仿真结果表明，变结构控制器的超调量<1%，调节时间为0.052s，而传统PID控制器超调量为4.6%，调节时间为0.091s，变结构控制器控制具有更小的超调量及更快的响应速度；与传统的变结构控制器相比，引入模糊算法后，控制器的切换频率得到衰减，抖振强度明显削弱。 最后，在硬件平台准备完成后，根据功能需求，搭建舵机系统软件模块，在基于DSP的舵机硬件平台上实现其高精度位置跟踪。为验证模糊变结构控制方案的可行性，分别使用常规的PID控制器、变结构控制器及模糊变结构控制器对电动舵机系统进行控制。实验结果表明，在空载情况下传统的PID控制器超调量为2.1%，调节时间为56ms，稳态误差<0.002°；变结构控制器超调量<1%，调节时间为52ms，稳态误差为0.02°；模糊变结构控制器超调量<1%，调节时间为60ms，稳态误差为<0.002°。即模糊变结构控制器，在提高系统对扰动鲁棒性、跟踪精度、响应速度的同时，最大限度的削弱了系统抖振。 本文采用变结构控制算法提高了电动舵机系统的位置跟踪性能及抗扰动性能，同时针对变结构控制算法存在的抖振问题，引入模糊控制器，较好的削弱了系统的抖振强度，对变结构控制器的工程应用具有一定借鉴意义，对今后的进一步研究也具有一定的参考价值。
语种	中文
内容类型	学位论文
源URL	[http://ir.ciomp.ac.cn/handle/181722/44725]
专题	长春光学精密机械与物理研究所_中科院长春光机所知识产出
推荐引用方式 GB/T 7714	周满. 电动舵机变结构控制律研究[D]. 中国科学院大学. 2014.

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