[发明专利]一种电动舵机的变结构控制系统及方法

摘要

本发明公开了一种电动舵机的变结构控制系统及方法，包括位置传感器、信号调理电路、变结构控制器、微分控制器、比例控制器和比例积分控制器，舵面控制信号和舵面反馈信号分别经过调理后，首先进行差分运算，运算结果进行微分运算，微分运算结果与差分运算结果再进行比例运算，运算结果送入误差运算放大器，进行比例和积分运算。差分运算电路参数对应变结构控制的切换函数；微分控制器、比例控制器、比例积分控制器依次连接，依据变结构控制电路的输出组成PID控制器或PD控制器，实现对电动舵机的精确控制。 1

主权项

1.一种电动舵机的变结构控制系统的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：第一步：变结构控制器对控制信号和反馈信号进行减法运算，差值设为ΔV，变结构控制器再对ΔV进行放大，设增益为G1，设输出为Uo1，则Uo1＝G1×ΔV,Uo1的最大输出电压为Uo1max＝VCC‑Vsat，Vsat为变结构控制器的饱和电压；在VCC和Vsat为定值的条件下，G1和ΔV的大小决定变结构控制器是否达到最大值输出，即饱和输出，设定好G1后，设进入饱和输出的临界值为ΔVref，当ΔV≥ΔVref时，变结构控制器输出恒定值Uo1max，不再随ΔV的增大而变化，G1和ΔVref为变结构控制切换函数的函数变量；第二步：变结构控制器输出的Uo1max进入比例控制器和微分控制器，设微分控制器的输出为Uo2，设比例控制器的增益为G2、输出为Uo3，则Uo3＝G2×(Uo1+Uo2)；第三步：当ΔV＜ΔVref时，Uo1输出为变化量，微分控制器的输出Uo2随Uo1的变化而变化，比例控制器输出Uo3＝G2×(Uo1+Uo2)，此时，微分控制器、比例控制器、比例积分控制器形成一个PID控制器，对系统进行闭环控制；当ΔV≥ΔVref时，Uo1达到最大输出，且不再变化，微分控制器的输出Uo2输出值为零，比例控制器输出Uo3＝G2×(Uo1+0)＝G2×Uo1，也为恒定值，此时，比例积分控制器构成PI控制器，对系统进行闭环控制；第四步：比例积分控制器输出PWM到主功率电路，主功率电路驱动直流电机通过齿轮组带动舵面旋转；步骤五：位置传感器检测舵面旋转角度，经信号调理电路调理后生成反馈信号，反馈信号输入到变结构控制器的反相端。