[發明專利]用于雙Y型無刷直流電動舵機的灰色滑模控制方法及裝置

有效

• 申請號: 201310162714.8
• 申請日: 2013-05-06
• 公開（公告）號: CN103224022A
• 公開（公告）日: 2013-07-31
• 發明（設計）人: 林輝;戴志勇;齊蓉;孫欣欣;郭皓
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: B64C13/50
• 分類號: B64C13/50;G05D1/00
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 顧潮琪

1.一種用于雙Y型無刷直流電動舵機的灰色滑模控制方法，其特征在于包括下述步

驟：

第一步，控制器分別采集電機轉速ω_r、電機繞組1電流反饋信號i₁及電機繞組2電流反饋信號i₂；

第二步，經速度觀測器：

ω^·r=CT1Ji1+CT2Ji2-1JT^L-BJω^r+c1(ωr-ω^r)T^·L=c2(ωr-ω^r)]]>

得電機轉速微分和轉矩觀測值微分其中，C_T1為電機繞組1轉矩常數，C_T2為電機繞組2轉矩常數，J為電機轉動慣量，為負載力矩觀測值，為電機轉速觀測值，c₁為觀測器系數，0＜c₁＜100000，c₂為觀測器系數，-50000＜c₁＜0；

第三步，計算觀測的電機位置

第四步，建立灰色模型GM(1,1)：x⁽⁰⁾(k)+az⁽¹⁾(k)＝b；

得出系統相應的白化方程為：

其中，參數-a為發展系數，參數b為灰色作用量；

連續采集t-4,...,t時刻計算觀測的電機位置構成非負序列X(0)=(θ^(t-4),θ^(t-3),θ^(t-2),θ^(t-1),θ^(t));]]>

X⁽⁰⁾的1-AGO序列為：X⁽¹⁾＝(x⁽¹⁾(1),x⁽¹⁾(2),x⁽¹⁾(3),x⁽¹⁾(4),x⁽¹⁾(5))；

其中，x(1)(k)=Σi=t-4t-5+kθ(0)(i)]]>k＝1,2.,.；

第五步，計算X⁽¹⁾的近鄰均值生成序列：Z⁽¹⁾＝(z⁽¹⁾(2),z⁽¹⁾(3),z⁽¹⁾(4),z⁽¹⁾(5))，其中，z(1)(k)=12(x(1)(k)+x(1)(k-1)),]]>k＝2,…,5；

第六步，計算中間矩陣Y，B^T

Y＝[θ(t-3),θ(t-2),θ(t-1),θ(t)]^T

BT=-z(1)(2)-z(1)(3-z(1)(4)-z(1)(5)1111]]>

則灰色系統GM(1,1)的參數為：[a,b]^T＝(B^TB)^-1B^TY；

第七步，計算舵機系統t+1時刻舵面位置

第八步，控制器接收給定舵面位置θ_gv；

第九步，計算舵面位置誤差

第十步，建立滑模線其中，為對舵面位置誤差的e一次微分；c為誤差系數，0＜c＜10；

第十一步，采集電機角速度ω，計算速度給定ω_gv，其中：

ωgv=[Jcθ·gv-Jcω+Jθ··gv+Bω+TL+Jξsgn(s)+Jks]/KT]]>

式中：J為負載轉動慣量，為對給定舵面位置的一次微分，為給定舵面位置的二次微分，B為粘滯系數，T_L為負載轉矩，K_T為繞組平均轉矩系數，ξ＞0,k＞0；

第十二步，計算速度誤差信號e_ω＝ω_gv-ω；

第十三步，進行速度環PID控制，PID輸出作為電流環給定；

第十四步，計算均流電流給定，

i^1=i^/2i^2=i^/2;]]>

第十五步，計算電流誤差信號及

第十六步，進行均流環PID控制，驅動雙余度無刷直流電機工作；轉至第一步。