[發明專利]一種抑制艦載穩定平臺抖動的裝置及其控制方法

有效

• 申請號: 201610608534.1
• 申請日: 2016-07-29
• 公開（公告）號: CN107664951B
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發明（設計）人: 張華強;秦秀敬;王新生
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學（威海）
• 主分類號: G05B17/02
• 分類號: G05B17/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種抑制艦載穩定平臺抖動的裝置，基于雙軸艦載穩定平臺，其特征在于：所述抑制艦載穩定平臺抖動的裝置包括航向軸和俯仰軸，航向軸和俯仰軸均有限位塊，航向軸可旋轉300°，俯仰軸左右限位分別為15°和30°；所述航向軸和所述俯仰軸所用電機均為有刷直流力矩電機，其型號分別為NH250LYX-M300-E60和NH186LYX-M100-E60；所述雙軸艦載穩定平臺中采用的編碼器型號為HZ120H50-20000-G05L，脈沖數為20000PPR，四倍線后可得到最高分辨率為80000PPR；

在抑制艦載穩定平臺抖動的裝置的控制系統中，在滑模面附近設置一個臨界層采用兩點式方法控制輸出在臨界層區間段內變成連續函數，以保證滑模函數進入到臨界層時，所述控制系統將由切換狀態轉換為連續狀態，整個控制過程中所述控制系統緩慢地逼近、穿越、遠離滑模切換平面，只有到達臨界層時才會改變運動方向以降低系統的抖動頻率；

在抑制艦載穩定平臺抖動的裝置的控制系統的控制方法，包括以下步驟：

步驟(1)基于極點配置法設計滑模平面，計算滑模切換函數σ(e)，用極點配置方法設計滑模平面，求得滑模切換函數為：設e＝x₁-r，其中r為控制器輸入，以誤差e代替狀態x₁可得：分別是有刷直流力矩電機狀態x₁的一階微分；分別代表誤差e的一階微分和二階微分；

步驟(2)基于指數趨近率法，結合滑模切換函數σ(e)設計滑模控制器，得到滑模控制輸出表達式，選擇指數趨近律：其中k＞0，η＞0，代入滑模切換函數可得滑模控制輸出表達式：U_d0＝-0.007×[-169.053x₂-296.964x₃+kσ+ηsgn(σ)]，取k＝20時已經具備了良好的趨近速度，其中，η＝5；k、η均是常數；sgn()表示符號函數；表示滑模切換函數σ的一階微分；

步驟(3)采用兩點式方法將飽和函數代替符號函數，確定臨界層重新計算滑模切換函數σ(e)以及滑模控制輸出表達式，實現對雙軸艦載穩定平臺裝置控制系統滑模抖動的抑制，在滑模面附近設置一個臨界層其中略去二階微分項，并抑制一階微分項，使用兩點式方法判斷：當時，當時，sat(σ)＝σ/|σ|，將飽和函數代替符號函數，則滑模切換函數變為抑制滑模控制輸出表達式中的電流系數項來減小電流抖振，增大指數趨近律中的參數k，使響應速度加快；最終選擇滑模控制輸出表達式：U_d0＝-0.007×[-169.053x₂-30x₃+200σ]；sat()是飽和函數；|σ|表示滑模切換函數σ的絕對值。

2.如權利要求1所述的抑制艦載穩定平臺抖動的裝置，基于雙軸艦載穩定平臺，其特征在于，對于多軸艦載穩定平臺只需在新增的軸上使用兩點式方法來重新確定臨界層的取值，重新選擇滑模切換函數即可完成滑模消抖。