[发明专利]一种基于反步滑模技术的Stewart平台主动隔振控制方法

说明书

技术领域

本发明属于航天领域，具体涉及一种基于反步滑模技术的Stewart平台主动隔振控制方法。

背景技术

在航天领域许多高精密的仪器、设备在使用过程中，都需要一个相对稳定环境，因此无法避免的要面对隔振的问题，隔振性能的优劣决定着仪器性能的发挥。面对越来越复杂的外部环境和性能要求，采用被动隔振方式已经难以满足需求。相比于被动隔振，主动隔振系统精度高、响应快、隔振性能优良。在主动隔振中，Stewart平台是目前被广泛研究的隔振系统之一，它是一种具有6个自由度的并联机构，可以隔离来自多个方向的振动。采用主动控制设计的Stewart平台，能够取得良好的隔振效果，国内外许多学者都对此进行了深入研究。

2003年ChenHJ和BishopJr发表的《使用负载指向和主动隔振平台》文章介绍了采用多误差最小均方算法的Stewart平台隔振控制方法如图3，设计时通过LMS算法修正滤波器的参数动态调整前馈信号的大小，使得平台输出与扰动的误差最小以达到隔振的目的。但通过观察滤波器更新公式的可以发现，公式中需要选取合适的调整系数以达到较好收敛性，同时在整体设计过程中，需要知道一个或者多个与扰动相关的信号，才能达到预期的隔振效果。

2008年LeiL和BenliW发表的《通过H∞和μ合成多目标稳健为挠曲振动主动控制贴合Stewart平台》文章针对Stewart平台的隔振问题，提出了一种多目标的Η∞和μ综合控制算法如图4，用来识别较低频率的姿态指向指令同时抑制较高频的振动干扰。但方案中只建立了单一支杆的模型，在控制器设计时也只简单考虑了作动器的输出不确定性，并没有对Stewart平台的其他不确定性进行了综合考虑。

2015年徐高楠,黄海,李伟鹏发表的《空间挠性结构的Stewart平台主动基座振动控制》，文章介绍了空针对卫星所带挠性附件的振动问题，采用基于线性自抗扰控制器的Stewart平台的主动基座振动控制策略。建立平台上平面基座和柔性梁刚柔耦合动力学模型如图5；针对挠性结构的一阶和二阶模态设计线性自抗扰控制器，包括扩张观测器以及PD控制器，并分析了控制器的输入输出稳定性。该控制算法对低频模态的振动有较好的抑制效果，但实验过程中并没有对高频模态的振动进行分析，且振动衰减时间有待提高。

发明内容

本发明为了解决6自由度主被动隔振问题，进而提出了一种基于反步滑模技术的Stewart平台主动隔振控制方法，建立以音圈电机为执行机构的Stewart平台的运动学和动力学模型并对模型进行合理变换，将平台等效成6个单入单出的子系统，计算反步滑模技术的Stewart平台主动隔振控制的稳定性。

步骤一：建立Stewart平台的运动学和动力学模型；

步骤二：计算Stewart平台的状态空间；

步骤三：根据Stewart平台的状态空间，设计反步法滑模控制器；

根据Stewart平台的状态空间，设计反步法滑模控制器，如下式：