亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        自適應(yīng)反演滑模控制在火箭炮交流伺服系統(tǒng)中的應(yīng)用

        2011-02-22 07:29:10郭亞軍王曉鋒馬大為樂貴高
        兵工學(xué)報 2011年4期
        關(guān)鍵詞:火箭炮伺服系統(tǒng)滑模

        郭亞軍,王曉鋒,馬大為,樂貴高

        ( 南京理工大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院,江蘇 南京210094)

        防空多管火箭炮在不同的帶彈量下,其轉(zhuǎn)動慣量及不平衡力矩大范圍變化,且發(fā)射時負(fù)載阻力矩、不同彈種共架發(fā)射的負(fù)載變化等,使得系統(tǒng)存在嚴(yán)重的非線性。傳統(tǒng)的火箭炮位置控制采用線性PI或PID 控制[1],沒有考慮模型中的非線性特性和參數(shù)不確定性,難以保證控制品質(zhì)及適應(yīng)大負(fù)載、大轉(zhuǎn)動慣量及強(qiáng)干擾的場合?;W兘Y(jié)構(gòu)控制對于模型參數(shù)的不確定性具有強(qiáng)魯棒性,但是存在“抖振”問題[2-4]。反演控制是一種針對控制對象的變化和環(huán)境干擾影響而提出的控制策略[5],它采用反復(fù)選擇合適的狀態(tài)空間函數(shù)作為控制輸入,通過迭代、反推和Lyapunov 函數(shù)的優(yōu)化,進(jìn)而完成整個控制器的設(shè)計。Zhou[6]、胡建輝[7]及王家軍等[8]設(shè)計了自適應(yīng)反演速度控制器,對伺服系統(tǒng)的速度環(huán)進(jìn)行了仿真分析,但未進(jìn)行位置控制的研究。

        為了使系統(tǒng)具有更好的控制特性,劉正華等[9]提出了自適應(yīng)反演滑模的方法,并應(yīng)用于三軸虛擬仿真臺,實現(xiàn)了系統(tǒng)較強(qiáng)的魯棒性。高劍[10]等將這種方法應(yīng)用于水下航行器。

        基于自適應(yīng)反演滑??刂品椒?,研究了火箭炮俯仰運(yùn)動的位置控制問題,獲得了良好的全局穩(wěn)定性和跟蹤特性,降低了對外界擾動的敏感性。

        1 問題描述

        多管火箭炮位置伺服系統(tǒng)的執(zhí)行元件由永磁同步伺服電動機(jī)( PMSM)構(gòu)成,系統(tǒng)速度環(huán)和位置環(huán)控制采用數(shù)字控制,其電氣原理圖如圖1所示。其工作原理是:全炮控制臺根據(jù)火炮位置給定值與當(dāng)前實際的位置,計算出誤差,并以該誤差作為自適應(yīng)反演滑??刂扑惴ǖ妮斎?,由該算法得出實際控制量,最終通過D/A 轉(zhuǎn)換器傳送到伺服放大器中,由電路放大后,通過俯仰和方位驅(qū)動器控制交流伺服電動機(jī),從而經(jīng)過減速器及回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)改變火箭炮的方位與仰角。

        圖1 火箭炮位置伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖Fig.1 Sketch of position servo system structure of rocket gun

        2 基于電流解耦控制的永磁同步電動機(jī)線性化數(shù)學(xué)模型

        假設(shè):

        1)忽略飽和效應(yīng);

        2)電動機(jī)氣隙磁場均勻分布,感應(yīng)反電動勢呈正弦波狀;

        3)磁滯及渦流損耗不計;

        4)勵磁電流無動態(tài)響應(yīng);

        5)轉(zhuǎn)子上無勵磁繞組;

        6)采用轉(zhuǎn)子磁極位置定向的矢量控制時的定子電流勵磁分量Id=0.

        根據(jù)以上假設(shè),可寫出轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系即dq 坐標(biāo)系下系統(tǒng)的線性化數(shù)學(xué)模型

        式中:ud,uq為dq 坐標(biāo)系上的電樞電壓分量; iq,id為dq 坐標(biāo)系上的電樞電流分量;L 為dq 坐標(biāo)系上的等效電樞電感( L=Ld=Lq); R 為電樞繞組電阻; ωr為dq 坐標(biāo)系的電角速度; Ψf,pn為永久磁鐵對應(yīng)的轉(zhuǎn)子磁鏈和電機(jī)極對數(shù);Kt為電磁轉(zhuǎn)矩系數(shù); Tem,Tl分別為電磁轉(zhuǎn)矩和負(fù)載力矩; B,J 分別為阻尼系數(shù)和轉(zhuǎn)動慣量。

        在PMSM 位置伺服三閉環(huán)控制系統(tǒng)中,由于電流環(huán)采用滯環(huán)控制方式,因此可以把包括電流環(huán)在內(nèi)的PMSM、逆變器看成廣義的“被控對象”。因逆變器包括電流環(huán)內(nèi),而考慮到電磁時間常數(shù)比機(jī)械時間常數(shù)小得多,且電流環(huán)速度遠(yuǎn)快于速度環(huán)和位置環(huán)的響應(yīng)速度,故可將電流環(huán)近似簡化為比例系數(shù)為1 的比例環(huán)節(jié)[1],自適應(yīng)反演滑??刂破魇菍⑽恢谜{(diào)節(jié)器與速度調(diào)節(jié)器合二為一。

        結(jié)合目前設(shè)備中采用的減速器及回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)是高精度器件,忽略其間隙等因素對系統(tǒng)的影響,所以以上討論的俯仰系統(tǒng)采用半閉環(huán)控制方式是可行的。

        令x1=θr,x2=ωr=,可建立火箭炮位置伺服系統(tǒng)的狀態(tài)空間方程

        將(5)式改寫為

        式中:Am=-B/J; Bm=p2nΨf/J,F(xiàn)( t)=(-pn/J)Tl.

        3 自適應(yīng)反演滑??刂破髟?/h2>

        3.1 反演滑??刂破髟O(shè)計

        步驟1 首先定義位置跟蹤誤差e1,位置指令為θref,取虛擬控制量α1=c1e1,其中c1為正常數(shù),則

        定義Lyapunov 函數(shù)

        定義

        由(9)式和(10)式可以得到

        步驟2 對(10)式求導(dǎo)可得

        定義Lyapunov 函數(shù)

        定義切換函數(shù)

        式中k1>0.

        對(13)式求導(dǎo)得

        3.2 不確定上界的確定

        一般控制對象的不確定因素的上界值很難預(yù)知,為了避免采用F 的上界問題,采用自適應(yīng)算法預(yù)估F 值。

        定義Lyapunov 函數(shù)

        所以可設(shè)計自適應(yīng)反演滑??刂破鳛?/p>

        式中:h,β 為正常數(shù)。

        自適應(yīng)率為

        3.3 穩(wěn)定性分析

        通過分析Lyapunov 函數(shù)得到系統(tǒng)穩(wěn)定性的條件,將(18)式和(19)式代入(17)式可得

        故(20)式可寫為

        由Lyapunov 穩(wěn)定性可知

        通過取h,c1和k1的值來保證Q 為正定矩陣,即≤0.

        4 仿真研究

        根據(jù)以上數(shù)學(xué)模型分別設(shè)計PID 控制器和自適應(yīng)反演滑模控制器。仿真系統(tǒng)圖如圖2所示,系統(tǒng)主要參數(shù):系統(tǒng)電機(jī)及負(fù)載轉(zhuǎn)動慣量經(jīng)折算后為J=8.627 ×10-3kg·m2;系統(tǒng)不平衡力矩和摩擦力矩經(jīng)折算后為4.86 N·m;系統(tǒng)外部燃?xì)饬鳑_擊干擾力矩及未建模動態(tài)折算后為10 N·m,電磁轉(zhuǎn)矩系數(shù)Kt=1.11 N·m/A; 阻尼系數(shù)B=1.43 ×10-4N·m·s; 定子電阻Ra=2.6 Ω; 繞組電感Ld=Lq=50 ×10-3H;額定電流Ie=6.4 A;容許最大電流Imax=12.8 A;磁極對數(shù)Pn=4.反演滑??刂破鲄?shù)取: c1=150,k1=150,h=500,β=20,γ=18.PID 控制器位置環(huán)參數(shù)取kp1=10,kI1=0.01,kD1=0.3,速度環(huán)參數(shù)取kp2=8,kI2=22.5,kD2=0.8.

        圖2 火箭炮交流位置伺服系統(tǒng)仿真結(jié)構(gòu)圖Fig.2 Simulation block diagram of AC position servo system

        利用MATLAB 軟件進(jìn)行計算機(jī)仿真,結(jié)果如圖3~圖6所示,圖3在0.5 s 負(fù)載突加15 N·m 的干擾力矩,圖4為系統(tǒng)轉(zhuǎn)動慣量變化2 倍時的響應(yīng)曲線,圖5為自適應(yīng)反演滑??刂茣r的空載跟蹤誤差曲線,圖6為PID 控制時的空載跟蹤誤差曲線。俯仰正弦跟蹤等效正弦輸入信號為5sin(0.713 6t).

        圖3 施加負(fù)載擾動時的階躍響應(yīng)曲線Fig.3 Step response subjected to load disturbance

        圖4 轉(zhuǎn)動慣量變化2 倍時的階躍響應(yīng)曲線Fig.4 Step response in double moment of inertia

        圖5 自適應(yīng)反演滑??刂频恼`差曲線Fig.5 Error of adaptive backstepping slide mode control

        圖6 PID 控制的誤差曲線Fig.6 Error of PID control

        由圖3、圖4及圖6可以看出,經(jīng)典控制對系統(tǒng)擾動抵抗能力較差,穩(wěn)定時出現(xiàn)了靜態(tài)誤差,同時對系統(tǒng)慣量的變化較為敏感,響應(yīng)變慢,產(chǎn)生較小的超調(diào),跟蹤誤差較大。由圖3~圖5可以看出,自適應(yīng)反演滑??刂茖ο到y(tǒng)負(fù)載擾動不敏感,具有較強(qiáng)的魯棒性,對參數(shù)的攝動無振蕩無超調(diào),跟蹤誤差相對于PID 控制較小,具有明顯的優(yōu)勢。

        5 結(jié)論

        將自適應(yīng)反演滑??刂茟?yīng)用于火箭炮位置伺服系統(tǒng)俯仰控制,建立了基于MATLAB/Simulink 的數(shù)學(xué)模型。仿真結(jié)果表明,此控制算法有效的消除了系統(tǒng)靜差,對系統(tǒng)參數(shù)的攝動及負(fù)載干擾具有較強(qiáng)的魯棒性,并且獲得了較好的跟蹤效果,穩(wěn)定性的理論分析及仿真研究都證明了該控制器的有效性。

        References)

        [1] 朱玉川,馬大為,李志剛,等.帶積分項火箭炮最優(yōu)滑模伺服控制[J].兵工學(xué)報,2007,28(10):1272-1275.ZHU Yu-chuan,MA Da-wei,LI Zhi-gang,et al.Optimal sliding mode servo control with integral term for rocket launcher[J].Acta Armamentarii,2007,28(10):1272-1275.( in Chinese)

        [2] 柴華偉,馬大為,李志剛,等.交流伺服系統(tǒng)最優(yōu)內(nèi)?;?刂破髟O(shè)計與應(yīng)用[J].南京航空航天大學(xué)學(xué)報,2007,39(4):510-513.CHAI Hua-wei,MA Da-wei,LI Zhi-gang,et al.Design and application of optimal MC-SMC in AC Servo systems[J].Journal of Nanjing University of Aeronautics & Astronautics,2007,39( 4):510-513.( in Chinese)

        [3] 閆茂德,張長青,賀昱曜.一類不確定非線性系統(tǒng)的狀態(tài)參考自適應(yīng)滑??刂疲跩].西北工業(yè)大學(xué)學(xué)報,2004,22(4):448-451.YAN Mao-de,ZHANG Chang-qing,HE Yu-yao.State reference adaptive sliding mode control for a class of nonlinear systems with uncertainties[J].2004,22(4):448-451.( in Chinese)

        [4] 張春喜,孫立軍,朱建良,等.永磁電機(jī)的控制技術(shù)[J].電機(jī)與控制學(xué)報,2005,9(1):15-19.ZHANG Chun-xi,SUN Li-jun,ZHU Jian-liang,et al.Control technology of permanent magnet motor[J].Electric Machines and Control,2005,9(1):15-19.( in Chinese)

        [5] 張鵬,李穎暉,肖蕾.基于遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的伺服系統(tǒng)自適應(yīng)反步控制[J].系統(tǒng)仿真學(xué)報,2008,20(6):1475-1478.ZHANG Peng,LI Ying-hui,XIAO Lei.Adaptive-backstepping control for servo system based on recurrent-neural network[J].Journal of System Simulation,2008,20(6):1475-1478.( in Chinese)

        [6] Zhou J,Wang Y.Adaptive backstepping speed controller design for a permanent magnet synchronous motor[J].IEE Proc-Electric Power Application,2002,149(2):165-172.

        [7] 胡建輝,鄒繼斌.永磁同步電動機(jī)自適應(yīng)反步控制的建模與仿真[J].系統(tǒng)仿真學(xué)報,2007,19(2):247-303.HU Jian-hui,ZOU Ji-bin.Modeling and simulation for adaptive backstepping control of PMSM[J].Journal of System Simulation,2007,19(2):247-303.( in Chinese)

        [8] 王家軍,趙光宙,齊冬蓮.反推式控制在永磁同步電動機(jī)速度跟蹤控制中的應(yīng)用[J].中國電機(jī)工程學(xué)報,2004,24( 8):95-98.WANG Jia-jun,ZHAO Guang-zhou,QI Dong-lian.Speed tracking control of permanent magnet synchronous motor with backstepping[J].Proceedings of the CSEE,2004,24( 8):95-98.( in Chinese)

        [9] 劉正華,吳云潔,爾聯(lián)潔,等.自適應(yīng)反演滑模轉(zhuǎn)臺魯棒控制器設(shè)計[J].系統(tǒng)仿真學(xué)報,2006,18(2):894-896.LIU Zheng-hua,WU Yu-jie,ER Lian-jie,et al.Design of robust controller based on adaptive backstepping and slide mode for flight motion simulator[J].Journal of System Simulation,2006,18(2):894-896.( in Chinese)

        [10] 高劍,徐德民,李俊,等.自主水下航行器軸向運(yùn)動的自適應(yīng)反演滑??刂疲跩].西北工業(yè)大學(xué)學(xué)報,2007,25( 4):552-554.GAO Jian,XU De-min,LI Jun,et al.Adaptive backstepping sliding mode control for surge motion of an autonomous underwater vehicle[J].Journal of Northwestern Polytechnical University,2007,25(4):552-554.( in Chinese)

        猜你喜歡
        火箭炮伺服系統(tǒng)滑模
        英軍從瑞典采購的Archer火箭炮
        軍事文摘(2024年5期)2024-03-19 11:30:44
        基于ESO的電液位置伺服系統(tǒng)反步滑??刂?/a>
        基于組合滑??刂频慕^對重力儀兩級主動減振設(shè)計
        PMSM調(diào)速系統(tǒng)的自學(xué)習(xí)滑??刂?/a>
        并網(wǎng)逆變器逆系統(tǒng)自學(xué)習(xí)滑??箶_控制
        基于復(fù)合前饋模糊PID的位置伺服系統(tǒng)研究
        遠(yuǎn)程火箭炮定向器發(fā)射仿真研究
        電子測試(2018年4期)2018-05-09 07:27:48
        基于自適應(yīng)反步的DGMSCMG框架伺服系統(tǒng)控制方法
        消除彈道跟蹤數(shù)據(jù)中伺服系統(tǒng)的振顫干擾
        華東理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)(2014年6期)2014-02-27 13:49:43
        久久无码专区国产精品| 丝袜人妻中文字幕首页| 亚洲av一区二区三区蜜桃| 国产成人av综合色| 亚洲精品久久久久久| 天天中文字幕av天天爽| 亚洲av毛片在线播放| 激情综合色综合啪啪开心| 少妇高清精品毛片在线视频| 亚洲AV无码秘 蜜桃1区| 蜜桃av一区二区三区| 日韩精品无码一区二区三区| 中文字幕一区二区三区乱码| 久久国产精品老女人| 国产三级视频在线观看国产| 精品国产三级a∨在线欧美| 国产男女猛烈视频在线观看| 永久免费看免费无码视频| 国产av精品一区二区三区视频| 无码爽视频| 中国xxx农村性视频| 国产在线h视频| 国产视频激情视频在线观看| 国产激情无码一区二区三区| 日本高清www午色夜高清视频| av综合网男人的天堂| 亚洲精品无码久久毛片| 国产免费人成视频在线观看播放| 国产一区av男人天堂| 亚洲国产成人无码av在线影院| 亚洲国产成人手机在线观看| 亚洲综合有码中文字幕| 97一期涩涩97片久久久久久久| 亚洲中文字幕无码mv| 超碰性爱| 亚洲国产av一区二区三区精品| 无码人妻av一二区二区三区| 啪啪视频一区二区三区入囗| 免费人成在线观看播放视频| 日韩人妻无码一区二区三区久久| 香蕉视频在线观看国产|