仿真转台控制系统变结构自适应控制技术研究

作     者：李亚楠 胡吉昌 王胜利 赵庆 王媛媛 

作者机构：北京航天控制仪器研究所 

出 版 物：《导航定位与授时》 (Navigation Positioning and Timing)

年 卷 期：2024年

学科分类：08[工学] 0802[工学-机械工程] 0835[工学-软件工程] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主　　题：仿真转台 自适应控制 变结构控制 全程滑动模态因子 伺服控制系统 半实物仿真平台 

摘      要：仿真转台是航空航天以及工业领域重要的仿真设备。为了使仿真转台控制系统适应负载转动惯量变化，并增强其对控制系统数学模型参数摄动、外界干扰等的鲁棒性，现将自适应理论应用于仿真转台的伺服控制系统，并使用变结构滑模控制设计控制律，添加全程滑动模态因子，设计一种基于现代控制的复合自适应控制器。使用Simulink和Matlab搭建仿真环境，在20Hz的正弦信号下得到负载变化前后的仿真结果，PID控制系统和自适应控制系统响应幅值误差分别增大3.6%和1.3%，自适应控制有效地降低了系统的误差；输入阶跃信号时，自适应控制系统使稳态误差由3.2%减小到0.3%。最终在仿真转台上进行实物实验，在幅值0.1°频率20Hz的正弦信号下，添加负载及干扰后，PID控制系统响应幅值误差增大了6.6%，自适应控制系统幅值误差仅增大2.4%，比PID控制系统误差变化小。实验结果表明，自适应控制器控制效果优于PID控制器，所设计的自适应控制器使控制系统对负载变化和干扰的鲁棒性得到了改善。