[发明专利]基于摩擦补偿的发射平台自适应鲁棒控制方法

说明书

本发明公开了一种基于摩擦补偿的发射平台自适应鲁棒控制方法，属于机电伺服控制领域，控制方法包括：建立发射平台的数学模型；设计自适应鲁棒控制器；对自适应鲁棒控制器进行稳定性测试。本发明在LuGre摩擦模型的基础上，设计自适应参数估计器以估计不确定的摩擦参数，为避免参数在自适应过程中发散，采用了不连续映射的方法以保证摩擦参数估计有界，同时针对时变外干扰和参数估计误差设计非线性鲁棒反馈项以抵消这部分所造成的影响；能够实现精确的补偿摩擦，保证发射平台优良的控制性能。

技术领域

本发明涉及一种控制方法，具体涉及一种基于摩擦补偿的发射平台自适应鲁棒控制方法。

背景技术

发射平台是一套典型的机电伺服系统，由方位轴伺服子系统和俯仰轴伺服子系统两部分组成，主要用于瞄准既定目标发射动能载荷，达到打击目标的目的，在军事领域有着广泛的应用。随着国际竞争的激烈化，对发射平台的性能要求越来越高。然而非线性摩擦存在于发射平台中，对伺服性能有着重要影响。因此，我们需要设计高效的控制器来实现摩擦补偿。

传统的PID控制虽然结构简单，但是不能处理参数不确定和不确定非线性。自适应控制虽然能够很好的处理参数不确定，但是对于不可参数化的不确定非线性项，自适应控制无能为力。而自适应鲁棒控制(ARC)的提出，使得系统可获得出色的跟踪性能，可以同时兼顾参数不确定与不确定的非线性，但是在ARC控制器中并没有考虑精确的摩擦补偿。而对于发射平台高精度的运动控制，摩擦又是一个不可忽视的重要问题。为了更加准确地描述摩擦力行为，LuGre摩擦模型被广泛应用。然而，LuGre摩擦模型参数多、结构复杂，怎样通过简单、实用的自适应鲁棒控制器实现高性能的控制效果，这是急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于摩擦补偿的发射平台自适应鲁棒控制方法。

实现本发明目的的技术方案为：一种基于摩擦补偿的发射平台自适应鲁棒控制方法，包括以下步骤：

步骤1，建立发射平台的数学模型；

步骤2，设计基于摩擦补偿的发射平台自适应鲁棒控制器；

步骤3，对基于摩擦补偿的发射平台自适应鲁棒控制器进行稳定性测试。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：(1)本发明在LuGre摩擦模型的基础上，对模型进行了改进，只需通过自适应鲁棒控制器就能够实现精确的摩擦补偿，保证发射平台优良的控制性能；(2)本发明的控制器更加简单化，易于工程实践。

附图说明

图1是发射平台的系统组成框图。

图2是发射平台的摩擦补偿控制方法的原理示意图。

图3是系统期望的跟踪信号示意图。

图4(a)、图4(b)是ARC和PID两种控制器下的位置跟踪误差曲线图。

图5是本发明所设计的控制器对参数估计的曲线图。

具体实施方式

结合图1、图2，本发明的一种基于摩擦补偿的发射平台自适应鲁棒控制方法，包括以下步骤：

步骤一、建立发射平台的数学模型；

发射平台方位轴伺服子系统的动力学模型方程为：

其中m是系统负载折算到电机端的等效转动惯量，y是方位轴的位置输出，U是系统的控制量，T_L是负载扭矩，是时变扰动，F是摩擦扭矩，采用LuGre摩擦模型来表示：