基于滑模变结构的直流伺服电机控制器设计

1引言

滑模变结构控制系统是一类特殊的变结构控制系统。起特殊之处在于，系统的控制不仅有切换，而且该切换特性可以迫使系统的状态在切换面上沿预定的轨迹作小幅度、高频率的趋近运动-滑动模态运动。这种滑动模态可以设计成与系统的参数及扰动无关。这样，滑模变结构控制无须系统在线辨识就具有很好的鲁棒性。滑模变结构控制近年来已被广泛应用于处理一些复杂的线性系统、非线性系统、时变、多变量耦合等确定性和不确定性系统，可使系统获得良好的动态品质[1]。而对于高性能的直流伺服系统，一般要求精度高、无超调、响应速度快且鲁棒性好。根据自动调节原理设计的常规PID、PI等控制器，结构简单，设计方法成熟，也容易实现，但直流伺服系统中的非线性、参数的时变性和外部扰动等都影响系统的控制性能，很难满足高精度伺服系统的要求。滑模变结构控制的滑动模态对加给系统的干扰和系统的各种摄动具有完全自适应性，所以能完全满足高精度伺服系统的控制要求[2,4]。

2滑模变结构控制器设计

直流伺服系统的结构框图如图1所示，虽然在多数情况下常把电机的参数看成常数,但实际当转速在大范围内变化时,电机的参数并非常数,而滑模控制正好对参数的变化不太敏感,故使用这种控制方式来控制电机具有很大的优越性。



图1直流伺服系统的结构框图

2.1直流伺服系统及其数学模型





2.2滑模变结构控制的基本问题