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提高导弹的飞行速度和制导精度是现代战争中制胜的关键,这对控制导弹飞行舵面的舵机伺服系统提出了更高的要求。导弹舵机伺服控制系统属于定点位置跟踪伺服,要求具有良好的动态性、稳态性,而传统的位置转速电流三环控制已很难满足系统性能要求。 本文首先在建立电动舵机系统模型的基础上,详细分析并推导了位置外环电流内环的双环调节器参数整定过程。为进一步提高系统伺服性能,文中提出基于近似时间最优的控制策略,并对该控制率的参数进行了分析和设计,更好地适应非线性的导弹舵机系统。 其次,本文针对近似时间最优控制存在的问题,分别从三个方面进行理论分析与设计: (1)设计降维扰动观测器,估算负载转矩并加以补偿,减小了负载转矩带来的稳态误差; (2)利用遗忘因子递推最小二乘法对系统惯量在线辨识,并将辨识结果应用到近似时间最优控制率和扰动观测器中,减小转动惯量大范围变动时对系统的不良影响,提高了系统的实用性; (3)设计并使用限速近似时间最优控制,使得转速运行在系统允许的范围内,扩大了位置指令的范围。 最后,基于Matlab/Simulink搭建了双环控制系统和近似时间最优控制系统的仿真模型,并在近似时间最优控制算法的基础上构建扰动观测器、转动惯量辨识和限速近似时间最优控制模块,同时,通过设计硬件平台和编写软件程序进行了实验验证。仿真和实验结果表明在近似时间最优控制下系统满足动态和稳态要求,带宽达到14Hz,在舵机位置伺服系统中具有可行性。