【技术实现步骤摘要】
火炮随动系统的全局反步自适应滑模控制器、设计方法、电子设备和可读存储介质
[0001]本专利技术属于自动控制领域，涉及一种火炮随动系统的全局反步自适应滑模控制器及控制器的设计方法。
技术介绍
[0002]在火炮随动系统中，齿隙是其机械传动装置最主要的非线性环节，也是对系统性能影响最大的非线性因素。齿隙具有动态、不可微和非平滑等非线性性质，会引起传动力矩、负载转速在换向时的抖振，降低系统的位置跟踪精度和稳定性。因此，研究火炮随动系统中的非线性齿隙补偿方法具有重要的理论意义与工程实践价值。齿隙补偿的技术途径主要分为机械技术与控制技术。前者通常采用多电机同步联动法，它虽能消除传动力矩、负载转速在齿隙期间的不可控性，但新增驱动装置不仅对机械结构提出较高的要求，而且使系统更为复杂；后者主要运用控制方法来补偿非线性齿隙，近年来，反步控制、自适应控制、滑模控制、模糊控制等现代控制方法在齿隙补偿方面已取得快速发展。其中，反步控制将复杂的高阶系统划分为低阶子系统，通过递推逐步构造Lyapunov函数，实现跟踪误差快速收敛，是处理高阶非线性随动...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种火炮随动系统的全局反步自适应滑模控制器，其特征在于，所述控制器的控制量表示为：所述控制器的不确定参数传动输出轴的等效刚度K的自适应律所述控制器的不确定参数传动输出轴的摩擦系数C的自适应律其中其中：N表示减速齿轮的传动比，其中：N表示减速齿轮的传动比，表示不确定参数传动输出轴的摩擦系数C的估计值，其中J
L
表示从动轮转动惯量，K
v
表示速度调节器为比例系数，K
pwm
表示，K
t
表示电机力矩系数，J
M
表示主动轮转动惯量，R表示电枢回路电阻，r表示近似非线性齿隙的模型函逼近数非线性齿隙的模型函数的逼近程度，j表示齿隙的一半，z＝θ
M
/N
‑
θ
L
，θ
M
表示主动轮转角，θ
L
表示从动轮转角；e1＝x1d
‑
x1，e2＝x2d
‑
x2，x
i
d表示系统虚拟控制量x
i
的期望值，s＝c1e1+c2e2+e3，其中e3＝x3d
‑
a1x3；c
i
>0,i＝1,2表示控制器的设计参数，x1＝θ
L
，f
i
>0,i＝1,2,3,4表示控制器的设计参数，M
r
表示当前海况射击时等效在电机端的外界非线性干扰；C
min
表示不确定参数传动输出轴的最小摩擦系数，C
max
表示不确定参数传动输出轴的最大摩擦系数，K
min
表示不确定参数传动输出轴的最小等效刚度，K
max
表示不确定参数传动输出轴的最大等效刚度，ΔK表示不确定参数传动输出轴的等效刚度K的期望值与实际值的差值，ΔC表示不确定参数传动输出轴的摩擦系数C的期望值与实际值的差值，γ
i
>0,i＝1,2为控制器的设计参数；
其中B
L
表示从动轮摩擦系数，K表示不确定参数传动输出轴的等效刚度，表示不确定参数传动输出轴的等效刚度的估计值，C表示不确定参数传动输出轴的摩擦系数，其中K
vf
表示速度环反馈系数，K
e
为电机反电势系数。2.一种权利要求1所述的火炮随动系统的全局反步自适应滑模控制器的设计方法，其特征在于，包括如下步骤：将含齿隙双惯量模型的火炮随动系统通过反步控制将所述火炮随动系统分解为三个一阶子系统；根据所述一阶子系统，使用滑模控制确定所述控制器的不确定参数传动输出轴的等效刚度K、所述控制器的不确定参数传动输出轴的摩擦系数C的自适应律。3.根据权利要求2所述的火炮随动系统的全局反步自适应滑模控制器的设计方法，其特征在于，含齿隙双惯量模型的火炮随动系统，其系统的状态变量为x1＝θ
L
,其中：θ
L
表示从动轮转角，表示从动轮角速度，z＝θ
M
/N
‑
θ
L
，θ
M
表示主动轮转角，r表示近似非线性齿隙的模型函逼近数非线性齿隙的模型函数的逼近程度，j表示齿隙的一半；构建系统的状态方程为其中：B
L
表示从动轮摩擦系数，J
L
表示从动轮转动惯量，表示从动轮转动惯量，J
M
表示主动轮转动惯量，B
M
表示主动轮摩擦系数，K
vf
表示速度环反馈系数，K
v
表示速度调节器为比例系数，K
pwm
表示，K
t
表示电机力矩系数，K
e
为电机反电势系数，R表示电枢回路电阻，T＝Kx3+Cx4,K表示控制器的
不确定参数传动输出轴的等效刚度、C表示控制器的不...
【专利技术属性】
技术研发人员：姜尚，魏波，孙东彦，李进军，李晓芳，江志贤，
申请(专利权)人：中国人民解放军海军大连舰艇学院，
类型：发明
国别省市：
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