[發明專利]基于摩擦補償的發射平臺自適應魯棒控制方法

有效

• 申請號: 201710745927.1
• 申請日: 2017-08-26
• 公開（公告）號: CN107621783B
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: 胡健;王元剛
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 陳鵬

本發明公開了一種基于摩擦補償的發射平臺自適應魯棒控制方法，屬于機電伺服控制領域，控制方法包括：建立發射平臺的數學模型；設計自適應魯棒控制器；對自適應魯棒控制器進行穩定性測試。本發明在LuGre摩擦模型的基礎上，設計自適應參數估計器以估計不確定的摩擦參數，為避免參數在自適應過程中發散，采用了不連續映射的方法以保證摩擦參數估計有界，同時針對時變外干擾和參數估計誤差設計非線性魯棒反饋項以抵消這部分所造成的影響；能夠實現精確的補償摩擦，保證發射平臺優良的控制性能。

技術領域

本發明涉及一種控制方法，具體涉及一種基于摩擦補償的發射平臺自適應魯棒控制方法。

背景技術

發射平臺是一套典型的機電伺服系統，由方位軸伺服子系統和俯仰軸伺服子系統兩部分組成，主要用于瞄準既定目標發射動能載荷，達到打擊目標的目的，在軍事領域有著廣泛的應用。隨著國際競爭的激烈化，對發射平臺的性能要求越來越高。然而非線性摩擦存在于發射平臺中，對伺服性能有著重要影響。因此，我們需要設計高效的控制器來實現摩擦補償。

傳統的PID控制雖然結構簡單，但是不能處理參數不確定和不確定非線性。自適應控制雖然能夠很好的處理參數不確定，但是對于不可參數化的不確定非線性項，自適應控制無能為力。而自適應魯棒控制(ARC)的提出，使得系統可獲得出色的跟蹤性能，可以同時兼顧參數不確定與不確定的非線性，但是在ARC控制器中并沒有考慮精確的摩擦補償。而對于發射平臺高精度的運動控制，摩擦又是一個不可忽視的重要問題。為了更加準確地描述摩擦力行為，LuGre摩擦模型被廣泛應用。然而，LuGre摩擦模型參數多、結構復雜，怎樣通過簡單、實用的自適應魯棒控制器實現高性能的控制效果，這是急需解決的問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于摩擦補償的發射平臺自適應魯棒控制方法。

實現本發明目的的技術方案為：一種基于摩擦補償的發射平臺自適應魯棒控制方法，包括以下步驟：

步驟1，建立發射平臺的數學模型；

步驟2，設計基于摩擦補償的發射平臺自適應魯棒控制器；

步驟3，對基于摩擦補償的發射平臺自適應魯棒控制器進行穩定性測試。

本發明與現有技術相比，其顯著優點為：(1)本發明在LuGre摩擦模型的基礎上，對模型進行了改進，只需通過自適應魯棒控制器就能夠實現精確的摩擦補償，保證發射平臺優良的控制性能；(2)本發明的控制器更加簡單化，易于工程實踐。

附圖說明

圖1是發射平臺的系統組成框圖。

圖2是發射平臺的摩擦補償控制方法的原理示意圖。

圖3是系統期望的跟蹤信號示意圖。

圖4(a)、圖4(b)是ARC和PID兩種控制器下的位置跟蹤誤差曲線圖。

圖5是本發明所設計的控制器對參數估計的曲線圖。

具體實施方式

結合圖1、圖2，本發明的一種基于摩擦補償的發射平臺自適應魯棒控制方法，包括以下步驟：

步驟一、建立發射平臺的數學模型；

發射平臺方位軸伺服子系統的動力學模型方程為：

其中m是系統負載折算到電機端的等效轉動慣量，y是方位軸的位置輸出，U是系統的控制量，T_L是負載扭矩，是時變擾動，F是摩擦扭矩，采用LuGre摩擦模型來表示：