陀螺稳定平台自适应分层滑模速度控制

摘要

为了消除高精度陀螺稳定平台系统中的非线性因素对系统控制的影响,设计了一种自适应分层滑模速度控制器.结合某小型电视跟踪导引头中的陀螺稳定平台实际系统,首先,介绍了稳定平台系统的控制结构,具体分析了陀螺速度闭环的工作原理,以及系统中影响速度控制性能的主要非线性因素.其次,针对系统特点,结合滑模控制强鲁棒性的优点,在速度闭环中设计了分层滑模控制.在边界层内,采用了积分增益型滑模控制.在边界层外,采用了带有灰色预测控制项的滑模控制.针对滑模控制中扰动量无法准确确定的问题,设计了自适应调整方法实时估计扰动量的大小.最后,利用Lyapunov方法证明了该方法的稳定性.在导引头稳定平台上实验表明,同PID控制相比,该滑模速度控制器能够有效消除系统非线性因素的影响,改善了闭环速度控制的性能,提高了稳定精度.同时,与比例滑模控制相比,该方法有效减弱了抖振现象.