转台伺服系统的滑模控制研究

叶超 崔宁豪

摘 要：为了提高光电转台伺服系统的跟踪性能，本文提出了一種基于非线性观测器的滑模控制方法。使用设计的非线性观测器对干扰因素进行观测，并通过设计滑模控制器保证系统的稳定性。仿真结果表明，基于本文所设计非线性观测器的滑模控制器能有效抑制扰动因素对系统的影响，设计的滑模控制器具有较好的控制性能，提高伺服系统的跟踪性能。

关键词：伺服系统;观测器;滑模控制;跟踪性能

1 绪论

转台伺服系统是飞行器，雷达等高精度设备的核心组成部分，因此对伺服系统的控制性能有着较高的要求。[1]但转台的机械结构形变，外部扰动等因素会影响系统的动静态性能，甚至可能出现极限环现象。因此，对转台伺服系统进行补偿就显得尤为重要。[2-3]

目前，针对干扰对系统的影响，有多种补偿技术。以PID算法对转台进行控制，虽然参数调试简单，但对于没有规律的非线性扰动因素，其控制效果不佳;[4]以模糊控制和神经网络控制等对系统进行控制，但存在其模糊规则总结困难和神经网络计算量大等问题;[5]滑模变结构控制通过设计滑模面来保证系统的稳定性，对参数摄动和干扰因素有不变性，具有较强的鲁棒性，[6-8]适用于转台伺服系统。本文采用非线性观测器对干扰因素进行观测，同时采用滑模控制对系统进行补偿设计，最后通过仿真实验证明本文所提出控制方法的有效性

2 总体方案

本文采用基于非线性观测器的滑模控制方法包括转台系统，非线性观测器和滑模控制器等部分。

3 模块具体功能

4 结果与分析

参考文献：

[1]丁力，高振奇，虞青.基于改进樽海鞘群算法的四旋翼飞行器姿态优化控制[J/OL].农业机械学报，1-9[2019-07-03].

[2]赵回，王雪梅，许哲，杨柱，吴桐，王健永.一种转台伺服系统干扰补偿控制方法研究[J].中国测试，2019，45（03）：139-145.

[3]刘慧博，刘尚磊.带干扰补偿的转台模糊滑模控制[J].电机与控制学报，2018，22（08）：113-118.

[4]李碧政，张继鹏.基于干扰观测器的PID滑模变结构控制[J].价值工程，2016，35（35）：119-121.

[5]王茗倩，顾卫杰，李桂秋.基于模糊滑模变结构的舰载雷达二轴转台伺服控制系统研究[J].变频器世界，2017（11）：93-96.

[6]邓永停，李洪文，王建立，刘京.基于自适应滑模控制的大型望远镜低速控制[J].中国光学，2016，9（06）：713-720.

[7]黄培，王欣源.转台伺服系统的自适应模糊滑模逼近控制[J].机械强度，2016，38（04）：749-753.

[8]冯瑗瑗，华光辉.车载雷达稳定转台伺服系统有限时间积分滑模控制[J].雷达与对抗，2015，35（04）：54-59.

作者简介：叶超（1981-），男，硕士，高级工程师;崔宁豪（1993-），男，河南周口人，安徽大学电气工程与自动化学院在读研究生，研究方向：伺服系统控制。