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本文以某机电产品电动舵系统的研制为背景,针对现阶段电动舵机使用过程中功率不足、易受高低温环境影响等问题,研究了基于无刷电动舵机的自适应变结构控制方法应用问题。
本文主要完成以下工作:
(1)首先建立无刷电机数学模型,并给出本文选用的无刷电动舵系统数学模型;建立了基于Matlab无刷电动舵机非线性仿真模型,通过仿真研究深入分析了无刷电机各个功能模块工作机理,为无刷电动舵机控制器的设计提供了参考,并为自适应变结构算法提供了接近于真实舵机特性的仿真模型。
(2)采用改进的指数趋近律实现变结构控制器设计,仿真表明该控制器具有良好的快速性与鲁棒性;针对该方法的不足提出了改进方法,通过状态反馈,采用自适应参数辨识技术,实时在线确定电机特性,动态进行滑动模态设计。仿真表明该算法保留了变结构算法的快速性与鲁棒性,同时保证了当电机特性变化时舵系统仍具有良好的控制品质。
(3)完成了无刷电动舵机控制器设计,通过实验表明该控制器可以满足无刷电动舵机使用要求。通过时域和频域的试验分析,证明了所设计的自适应参数跟随变结构控制器无刷电动舵机具备良好的快速性与不同温度条件下的鲁棒性。本文所设计的变结构算法满足实际工程应用指标要求。
最后对全文研究内容进行了总结,并指出了进一步的研究展望。