针对减小电动负载模拟器多余力矩以及适应电机参数时变特性,设计了基于改进模糊趋近律的自适反滑模控制器。首先,根据系统输出与输出的偏差最设计了滑模面;其次,采用模糊策略,动态调整系统的趋近速度,当系统远离滑模面时,加快趋近速度,改善动态品质;当系统接近滑模面时,降低趋近速度,消除抖振,同时提出采用变隶属度函数的方法,改进了传统的模糊趋近律,提高系统在滑模面附近的控制灵敏度;最后,针对多余力矩和系统不确定部分,采用自适应的方法,逼近其上界,实现完全补偿。
通过定义Lyapunov函数证明了该控制方法能够保证系统的全局稳定性。仿真实验表明,该控制方法有效地抑制了抖振和多余力矩,增强了系统的鲁棒性,提高了系统的自适应能力。电动负载模拟器是复现飞行器鸵机在空中受到铰链力矩的半实物仿真设备,对测试飞行器鸵机的伺服跟踪性能具有重要的意义。但是力矩加载系统跟随鸵机系统运动,在起动、运动和换向过程中,多余力矩的存在严重影响了力矩加载的精度。
另外,驱动器影响、外部扰动等因素也严重制约着力矩加载精度的提高。对于长期运行的电动机系统,由于磁饱和、电机绕组温度变化等原因,造成系统内部参数变化,引起系统控制的不稳定。滑模变结构控制对系统内部参数摄动以及外部干扰具有很强的鲁棒性,在解决这一类非线性问题中有着广泛的应用。但在实际中,变结构控制在滑动模态下容易伴随着高频抖振,极易破坏系统的性能,甚至造成系统振荡或失稳。
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