[發明專利]一種基于滑模變結構的二維轉臺角度速度一體控制方法

有效

• 申請號: 202011290675.6
• 申請日: 2020-11-18
• 公開（公告）號: CN112379597B
• 公開（公告）日: 2022-06-10
• 發明（設計）人: 向云飛;李夢男;吳孟樺;杜剛;高惟鷹;郭茂;張倩
• 申請（專利權）人: 東方紅衛星移動通信有限公司
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04;H02P21/00
• 代理公司: 重慶輝騰律師事務所 50215
• 代理人: 王海軍

本發明屬于二維轉臺角度和速度控制領域；涉及一種基于滑模變結構的二維轉臺角度速度一體控制方法。所述控制方法包括在傳統的永磁同步電機矢量控制的基礎上，針對角度環和速度環控制，設計了一種基于指數趨近律的滑模變結構角度和速度一體控制器；判斷轉臺的運動角度，從而來切換角度滑模控制和速度滑模控制；將相應滑模控制的輸出q軸的電流值作為q軸目標電流；將目標電流與Park變換后等效電流做差，得到控制電流，將控制電流輸入到二維轉臺的永磁同步電機中實現對二維轉臺的轉動控制；本發明控制方法具有響應速度快、抗干擾能力強、控制精度高和穩定性好等優點；具有滑模面設計簡單、參數整定簡單，控制器結構簡單可靠等特點。

技術領域

本發明涉及一種基于滑模變結構的二維轉臺控制方法，尤其涉及一種基于指數趨近律滑模變結構的永磁同步電機角度速度一體化控制方法。

背景技術

二維轉臺常用于車載、艦載、機載和星載等應用場景，是一個非線性、強耦合的多變量系統。二維轉臺常工作在嚴苛的環境條件下，受到的干擾種類繁雜，且對控制精度要求較高。當二維轉臺受到外界擾動或者自身參數發生改變時，基于經典控制理論的PID控制、超前滯后控制器等通常難以滿足控制需求，基于現代控制理論的神經網絡控制、自抗擾控制等雖能夠解決由于被控對象的非線性、時變性以及被控過程的隨機性和突變性等引起的控制精度和穩定性降低問題，但嵌入式實現困難。現有的角度速度一體化滑模控制器滑模面設計復雜，系統實現難度大，且系統穩定度不高。

發明內容

為了在角度速度控制一體化前提下提升二維轉臺的位置控制精度，本發明將利用滑模控制對擾動和參數不敏感、響應速度快的特點，設計滑模角度速度一體化控制器來提升速度穩定性和角度控制精度。本發明提供一種基于滑模變結構的二維轉臺位置和速度控制方法，將利用滑模控制對擾動和參數不敏感、響應速度快的特點，設計滑模角度控制器來提升角度和速度控制精度。

為了實現上述控制效果，本發明采取的技術方案是：

一種基于滑模變結構的二維轉臺角度速度一體控制方法，所述控制方法包括：

對二維轉臺中的永磁同步電機的數學模型公式進行分析，獲取永磁同步電機的三相電流；

采用Clark變換將所述三相電流轉換成α-β坐標系下的等效電流；

通過角度傳感器和速度傳感器實時采集二維轉臺轉動的反饋角度θ_m和反饋速度ω_m；

將所述反饋角度θ_m和所述反饋速度分別與所述α-β坐標系下的等效電流進行Park變換轉換成d-q旋轉坐標系下的等效電流；

將目標角度θ_ref和反饋角度θ_m做差，采用指數趨近律的滑模面的得到輸出q軸的電流值作為角度滑模控制；

將目標速度ω_ref和反饋速度ω_m做差，采用指數趨近律的滑模面得到輸出q軸的電流值作為速度滑模控制；

當進行第一角度范圍內運動時，則進行角度滑模控制；

當進行第二角度范圍內運動時，則先進行速度滑模控制，當所述反饋角度θ_m離目標角度θ_ref相差一個切換角度值時，切換為角度滑模控制；

將上述采用的輸出q軸的電流值作為q軸目標電流，與Park變換后q軸等效電流做差，對電流進行調節，得到q軸的電壓；

將d軸目標電流與Park變換后d軸等效電流做差，對電流進行調節，得到d軸的電壓；

將q軸的電壓和d軸的電壓輸入到矢量脈寬調制器中，經過Park逆變換后得到永磁同步電機每一相的電壓占空比，并實現永磁同步電機對二維轉臺的轉動控制。