一种基于混合滑模控制的伺服系统位置跟踪控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于混合滑模控制的伺服系统位置跟踪控制方法，包括具有外界扰动的永磁同步电机系统模型的建立、基于电机模型的滑模扰动观测器以及二阶超螺旋滑模控制算法的设计。其具体方法包括如下：首先，将电机参数和负载转矩的不确定性视为集总扰动，设计了自适应扩展滑模扰动观测器来估计电机参数和负载转矩的不确定性干扰。其次，提出了一种新的终端滑模函数，设计了基于自适应扩展滑模扰动观测器的二阶超螺旋控制器。其中，引入非线性切换项来减弱系统的抖振。进一步证明了终端滑模曲面的收敛性和控制器的稳定性。本发明专利技术能够有效解决系统模型在外界扰动情况下，伺服系统位置跟踪的稳定控制。

A position tracking control method of servo system based on hybrid sliding mode control

【技术实现步骤摘要】
一种基于混合滑模控制的伺服系统位置跟踪控制方法
本专利技术属于具有外部扰动的伺服系统位置跟踪控制领域，更为具体地讲，涉及含有集总扰动的电机模型的建立与新的滑模函数的提出以及基于二阶超螺旋算法的伺服系统位置跟踪控制器的设计，这里统称为一种基于混合滑模控制的伺服系统位置跟踪控制方法。
技术介绍
永磁同步电机是一个多变量、强耦合的非线性系统，在永磁同步电机位置伺服系统中存在参数不确定性、摩擦甚至机械传动间隙以及负载干扰的存在，都制约着电机性能的提高。同时在工业、军事等某些特定的场合，要求永磁同步电机快速、高精度地实现定位。这些都给伺服系统控制器的设计带来了极大的挑战。因此，常规的PID算法很难满足高精度、高性能的位置跟踪。今年来，各种先进的控制策略运用于位置伺服控制系统，其中的滑模变结构控制因其原理简单、响应快、鲁棒性强得到了众多学者的青睐。然而，传统滑模控制系统最重要的问题是抖振问题，它反映在系统运行过程中的高频振动现象，阻碍了滑模控制在实际工程中的应用。目前，有很多方法去抑制滑模振动，主要有：基于趋近律的滑模方法、高阶滑模、自适应滑模等。比如：文本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于混合滑模控制的伺服系统位置跟踪控制方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)、针对电机参数和负载转矩的不确定性问题，将其不确定性视为集总扰动，建立了含集总扰动的速度方程和位置伺服模型；/n(2)、针对集总扰动，根据电机速度方程设计自适应扩展滑模扰动观测器，估计电机参数和负载转矩的不确定性干扰；/n(3)、设计了一种新的终端滑模函数，根据该终端滑模函数求解一种基于自适应扩展滑模扰动观测器的二阶超螺旋滑模控制器，并对其稳定性进行了分析。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于混合滑模控制的伺服系统位置跟踪控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)、针对电机参数和负载转矩的不确定性问题，将其不确定性视为集总扰动，建立了含集总扰动的速度方程和位置伺服模型；
(2)、针对集总扰动，根据电机速度方程设计自适应扩展滑模扰动观测器，估计电机参数和负载转矩的不确定性干扰；
(3)、设计了一种新的终端滑模函数，根据该终端滑模函数求解一种基于自适应扩展滑模扰动观测器的二阶超螺旋滑模控制器，并对其稳定性进行了分析。


2.根据权利要求1所述的基于混合滑模控制的伺服系统位置跟踪控制方法，其特征在于，所述考虑外界集总扰动的速度方程建立为：根据电机的速度方程，考虑电机参数漂移和负载转矩扰动的不确定性，将其所有的不确定性视为集总扰动r(t)。


3.根据权利要求2所述的基于混合滑模控制的伺服系统位置跟踪控制方法，其特征在于，所述的集总扰动r(t)，假设其有扰动上限，即：|r(t)|≤d。其中d∈R+，代表集总扰动的上限。


4.根据权利要求1所述的基于混合滑模控制的伺服系统位置跟踪控制方法，其特征在于，所述的位置伺服系统建立为：在考虑集总扰动的电机速度方程的基础上加上等式即建立了位置伺服模型。其中，x1(t)＝θ代表电机转子位置，x2(t)＝ω代表电机机械角速度。


5.根据权利要求1所述的基于混合滑模控制的伺服系统位置跟踪控制方法，其特征在于，所述的自适应扩展滑模扰动观测器，其根据含集总扰动的电机速度方程，将集总扰动视为扩展状态来构建扩展状态方程，最后根据扩展状态方程来构建自适应扩展滑模扰动观测器。


6.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李猛，朱培坤，陈勇，梁红，陈章勇，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51