慣導(dǎo)測試轉(zhuǎn)臺軸系間的非線性摩擦力矩會降低系統(tǒng)的角分辨率和重復(fù)精度,系統(tǒng)運(yùn)行過程中的模型參數(shù)變化會嚴(yán)重影響系統(tǒng)的跟蹤精度,針對該問題提出一種基于摩擦補(bǔ)償和自抗擾控制的復(fù)合控制方案。首先建立測試轉(zhuǎn)臺的數(shù)學(xué)模型,采用LS算法辨識Stribeck摩擦模型,將其作為前饋補(bǔ)償加入控制中,以減小摩擦對測試轉(zhuǎn)臺的影響。為了降低對摩擦的過補(bǔ)償、欠補(bǔ)償和系統(tǒng)模型失配等其他干擾的影響,進(jìn)一步設(shè)計(jì)了測試轉(zhuǎn)臺的自抗擾控制器,利用跟蹤微分器對系統(tǒng)的參考輸出進(jìn)行軌跡規(guī)劃,應(yīng)用擴(kuò)張狀態(tài)觀測器對系統(tǒng)的輸出進(jìn)行狀態(tài)和擾動估計(jì),通過非線性狀態(tài)誤差反饋控制律對系統(tǒng)廣義誤差進(jìn)行控制。仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該復(fù)合控制方案可提高測試轉(zhuǎn)臺伺服控制單元的抗干擾性能和魯棒性,取得較好的控制效果。 

【文章來源】：航空兵器. 2020年04期 北大核心

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

基于摩擦模型的前饋補(bǔ)償控制算法示意圖

為了便于分析, 將cdθ(t)/dt視為系統(tǒng)未知擾動的一部分, 轉(zhuǎn)矩方程簡化為 θ ¨ =D(t)+c 0 i , 其中 D(t)= -(F f - F ^ f )/J+(c-c 0 )i,c 0 是對c的估計(jì), 過補(bǔ)償、 欠補(bǔ)償以及由于c0估計(jì)誤差所造成的擾動都可通過D(t)反映, 故本文設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3所示。測試轉(zhuǎn)臺伺服單元自抗擾控制器的跟蹤微分器為

慣導(dǎo)測試轉(zhuǎn)臺實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)如圖4所示。 最外圍的“U形+O形”兩個(gè)軸系為慣導(dǎo)測試轉(zhuǎn)臺, 內(nèi)部兩個(gè)O形軸系用于安裝被測慣性器件。 根據(jù)測試要求, 外圍的“U形+O形”兩個(gè)軸系可以分別提供方位和俯仰兩個(gè)方向的搖擺信號, 用于模擬載體運(yùn)行姿態(tài)。 慣導(dǎo)測試轉(zhuǎn)臺實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)主要由伺服控制模塊、 驅(qū)動模塊、 運(yùn)動信號測量模塊和人機(jī)交互顯示模塊構(gòu)成。 以U形方位搖擺軸為例, 綜合考慮軸系的轉(zhuǎn)動慣量(含負(fù)載)和直流力矩電機(jī)所需要的加速度, 選擇了J160LYX105型直流力矩電機(jī), 電機(jī)參數(shù)見表2。首先計(jì)算方位搖擺軸的轉(zhuǎn)動慣量, 采用新一代機(jī)械設(shè)計(jì)CAD系統(tǒng)Solid Edge 6.0對其進(jìn)行建模, 方位搖擺軸系主要包含如下零部件: 方位軸主軸、 方位軸軸承、 方位軸力矩電機(jī)轉(zhuǎn)子、 方位軸測速機(jī)轉(zhuǎn)子、 方位軸旋轉(zhuǎn)編碼器轉(zhuǎn)子和方位軸光電盤、 外部U形框架、 內(nèi)部O形框架(包括安裝在O形框架里面的被測試對象), 經(jīng)計(jì)算可以得到方位搖擺軸轉(zhuǎn)動慣量為8.65 kg·m2; 電機(jī)的力矩系數(shù)Km=Tfd/Ifd(Tfd為電機(jī)的峰值堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩; Ifd為電機(jī)的峰值堵轉(zhuǎn)電流), 由表2得Km = 2.4 N ·m/A。

【參考文獻(xiàn)】：
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