不确定扰动系统自适应控制方法研究

摘要

二轴转台是一种复杂、精密的机电一体化设备，经常作为实验装置的基础载体，广泛应用于工业和军事等领域。一般来说，转台控制系统应具有高带宽、高精度和优良的低速平稳性能。然而，由于本身结构及工作环境等因素的作用，转台不可避免的受到不确定扰动的影响。尤其在低速时转台电机输出转矩较小，这些不确定扰动对转台系统的危害很大，甚至造成系统失稳。因此，研究在不确定扰动作用下如何提高系统的鲁棒性具有十分重要的意义。
　　本文首先对二轴转台进行动力学分析。利用坐标变换理论和牛顿-欧拉动力学方程原理，建立转台的动力学方程和机电控制模型。根据转台结构并基于一定的假设，对一类实际存在的、具有不确定性的输气管扰动进行分析，并给出不确定扰动的确界。
　　然后，针对不确定扰动的特点提出一种集合模糊控制和滑模控制优点的模糊滑模自适应控制器。其设计思想为利用滑模控制算法使系统状态轨迹沿滑模面运动到原点，从而保证系统的稳定性，利用模糊控制规则自适应的调整控制参数，以减小系统出现的抖振现象。接着，运用MATLAB仿真软件完成系统的阶跃响应和正弦跟踪实验。结果显示，设计的模糊滑模控制器具良好的稳定性、较强的抗扰能力和较高的控制精度，转台系统的鲁棒性得到提高，达到了本文预期的结果。
　　文章最后完成系统硬件平台的搭建，为后续研究做了准备。