成像扫描低速变负载大惯量系统自抗扰控制

摘要

宽幅空间相机外场成像系统是一个低速变负载大惯量伺服系统,要求所设计的控制器应具有较强的扰动抑制能力,响应速度快,超调小,以及较好的低速平稳性等特点,采用传统的控制方法很难同时满足上述性能的要求,由此,提出了一种改进的自抗扰控制方法。首先,设计了一种线性跟踪微分器,以解决超调与快速性之间的矛盾;其次,设计了线性扩张状态观测器,用来观测负载的变化以及力矩波动等扰动;然后,对观测补偿后的控制对象,采用一种变结构式非线性反馈控制律,以实现系统更高的稳定精度。仿真结果表明,采用本文提出的自抗扰控制策略,与传统的PI控制器相比,稳态时速度波动的峰值由20%降低到1.6%,对于变化的负载具有较强的鲁棒性,并且在超调量小于5%的允许条件下实现了大惯量系统的快速响应,达到了预期的控制效果。