一種改進(jìn)積分滑模面在飛控中的應(yīng)用

2012年04月10日10:19:54 本網(wǎng)站我要評(píng)論(2)字號(hào)：T | T | T

關(guān)鍵字：應(yīng)用

李　鵬，孫未蒙，李文強(qiáng)，鄭志強(qiáng)
國(guó)防科技大學(xué)自動(dòng)控制系，湖南長(zhǎng)沙

摘　　　要：針對(duì)傳統(tǒng)積分型滑模面容易產(chǎn)生積分飽和從而導(dǎo)致超調(diào)量大的缺點(diǎn)，在Ｓｅｓｈａｇｉｒｉ和Ｋｈａｌｉｌ設(shè)計(jì)的條件積分型滑模面的基礎(chǔ)上，提出了一種改進(jìn)積分型滑模面，其可以根據(jù)系統(tǒng)的狀態(tài)通過(guò)調(diào)節(jié)因子對(duì)積分項(xiàng)進(jìn)行削弱來(lái)防止積分飽和。同時(shí)對(duì)調(diào)節(jié)因子的取值范圍進(jìn)行了討論。并將改進(jìn)積分型滑模面應(yīng)用到導(dǎo)彈的俯仰角速度跟蹤滑�？刂破髟O(shè)計(jì)中，對(duì)舵機(jī)輸出受到干擾的情況進(jìn)行了仿真。理論分析和仿真研究表明，改進(jìn)積分型滑模面形式簡(jiǎn)單，便于工程實(shí)現(xiàn)，在其基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的滑�？刂破髟谑艿筋愃泼}沖干擾的情況下幾乎沒(méi)有超調(diào)和具有較短的調(diào)節(jié)時(shí)間。

關(guān)　鍵　詞：積分飽和；改進(jìn)積分型滑模面；滑�？刂�；俯仰角速度跟蹤

１　引　言
滑�？刂频膬�(yōu)點(diǎn)是控制律容易實(shí)現(xiàn)，滑動(dòng)模態(tài)對(duì)系統(tǒng)的攝動(dòng)具有完全的自適應(yīng)性。但由于采樣頻率有限和切換裝置不可避免地存在慣性等因素，導(dǎo)致實(shí)際的滑動(dòng)模態(tài)不是準(zhǔn)確地發(fā)生在滑模面上，容易引起系統(tǒng)的劇烈抖振，成為它在實(shí)際應(yīng)用中的一大障礙。２０世紀(jì)８０年代Ｓｌｏｔｉｎｅ等提出了“邊界層”方法，采用飽和函數(shù)代替切換函數(shù)，為滑�？刂频墓こ虘�(yīng)用開(kāi)辟了道路，但是采用邊界層僅能保證系統(tǒng)狀態(tài)收斂到以滑模面為中心的邊界層內(nèi)，導(dǎo)致穩(wěn)態(tài)誤差存在。Ｃｈｅｒｎ首先在滑模面的設(shè)計(jì)中引入了積分項(xiàng)來(lái)解決穩(wěn)態(tài)誤差問(wèn)題［１２］。Ｂａｉｌｋ將這種積分滑模面應(yīng)用到永磁同步電機(jī)控制器設(shè)計(jì)中［３］，Ｓｈｔｅｓｓｅｌ采用積分滑模面設(shè)計(jì)了無(wú)尾飛行器姿態(tài)控制系統(tǒng)［４］和Ｘ３３的載入飛行控制系統(tǒng)［５］。雖然滑模面中引入積分項(xiàng)可以減小穩(wěn)態(tài)誤差，然而在大的初始誤差和擾動(dòng)下，積分會(huì)出現(xiàn)飽和效應(yīng)，引起大的超調(diào)和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的飽和甚至使整個(gè)系統(tǒng)不穩(wěn)定。為此，Ｓｅｓｈａｇｉｒｉ和Ｋｈａｌｉｌ提出了一種條件積分滑模面［６７］，并已應(yīng)用到Ｆ１６的飛行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中［８］。受文獻(xiàn)［６７］的啟發(fā)，本文提出了一種改進(jìn)積分滑模面，消除了條件積分滑模面對(duì)積分項(xiàng)的削弱程度不可調(diào)節(jié)的限制，并將其應(yīng)用到導(dǎo)彈俯仰角速度跟蹤滑�？刂破鞯脑O(shè)計(jì)中。仿真結(jié)果表明，所提出的改進(jìn)積分滑模面具有一定的工程應(yīng)用價(jià)值。

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