[发明专利]受控化发射平台的摩擦补偿自适应控制方法

说明书

技术领域

本发明属于机电伺服控制技术领域，特别是一种受控化发射平台的摩擦补偿自适应控制方法。

背景技术

受控化发射平台广泛用于防空武器当中，其由方位框架和俯仰框架两部分构成，两者的数学模型基本一致，因此可以以方位伺服系统为对象进行控制器的设计和仿真研究。

在受控化发射平台的工作过程中，非线性摩擦存在于发射平台双轴耦合伺服系统中，对伺服性能有着重要影响，甚至对某些性能有着决定性影响。非线性摩擦补偿是伺服系统先进控制策略设计所面临的共性问题。在以往研究中，为了降低控制策略的设计难度，基于简化摩擦模型的补偿方法被广泛研究。这种简化的设计固然给控制器工程实现带来方便，并使系统控制性能对主要摩擦特性不敏感，然而，简化的控制策略总是存在补偿不准确的问题，尤其在低速伺服阶段，简化的控制策略设计可能不但不能有效抑制摩擦，更为严重的缺点是基于简化摩擦模型的控制器设计甚至可能由于补偿不精确会加重系统的非线性摩擦行为，造成自激极限环震荡。另一方面，发射平台双轴耦合伺服系统由方位框架和俯仰框架两部分组成，当这两部分同时运动时，会因陀螺效应而产生耦合干扰力矩，从而给系统的控制性能造成一定的影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种受控化发射平台的摩擦补偿自适应控制方法，解决受控化发射平台中摩擦力补偿、两框架运动耦合以及系统参数不好获取等问题。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种受控化发射平台的摩擦补偿自适应控制方法，包括以下步骤：

步骤1，建立具有摩擦动态的受控化发射平台的数学模型；

步骤2，设计具有摩擦补偿的自适应控制器；

步骤3，具有摩擦补偿的自适应控制器稳定性测试。

本发明与现有技术相比，其显著优点是：(1)本发明通过自适应控制自适应摩擦力参数和系统参数，在控制器中补偿摩擦力，增加受控化发射平台的跟踪性能；(2)本发明自适应了摩擦力参数以及伺服系统框架间耦合系数，从而补偿了系统的非线性摩擦和框架间耦合干扰力矩，保证了伺服系统优良的控制性能；(3)本发明将摩擦的非线性动态考虑进入控制器的设计中，并证明被控系统的全局稳定性；(4)本发明仅要求系统各参数物理有界，不需要准确知道系统各参数的上下界的大小。

附图说明

图1为本发明的受控化发射平台的摩擦补偿自适应控制方法流程图。

图2为本发明的受控化发射平台的原理图。

图3为本发明的输出摩擦补偿自适应控制方法原理示意图。

图4为本发明实施例的摩擦补偿AC控制器作用下系统输出对期望指令的跟踪过程。

图5为本发明实施例的输出反馈ARC控制器作用下系统的跟踪误差随时间变化的曲线。

图6为本发明实施例的摩擦补偿AC控制器作用下受控化发射平台控制输入随时间变化的曲线图。

图7为本发明实施例的滑模观测器对z的估计曲线图。

图8为本发明实施例的滑模观测器对z的估计误差曲线图。

图9为本发明实施例的滑模观测器对的估计曲线图。

图10为本发明实施例的滑模观测器对的估计曲线图。

图11为本发明实施例的摩擦补偿AC控制器和无摩擦部分AC控制及传统PID控制器控制作用下跟踪误差曲线图。

图12为本发明实施例的摩擦补偿AC控制器对θ₁估计值随时间变化的曲线图。

图13为本发明所设计的本发明所设计的摩擦补偿AC控制器对θ₂估计值随时间变化的曲线图。

图14为本发明所设计的本发明所设计的摩擦补偿AC控制器对θ₃估计值随时间变化的曲线图。

图15为本发明所设计的本发明所设计的摩擦补偿AC控制器对θ₄估计值随时间变化的曲线图。

图16为本发明所设计的本发明所设计的摩擦补偿AC控制器对θ₅估计值随时间变化的曲线图。

图17为本发明所设计的本发明所设计的摩擦补偿AC控制器对θ₆估计值随时间变化的曲线图。

图18为本发明所设计的本发明所设计的摩擦补偿AC控制器对θ₇估计值随时间变化的曲线图。

具体实施方式

结合图1，本发明的受控化发射平台的摩擦补偿自适应控制方法，包括以下步骤：

步骤1，建立具有摩擦动态的受控化发射平台的数学模型，具体如下；