[发明专利]基于滑模面的重力补偿竖向子系统控制方法

摘要

本发明基于滑模面的重力补偿竖向子系统控制方法给出了由控制器、传感单元、执行器与弹簧模块构成的重力补偿竖向子系统，基于其工作原理建立坐标系，应用拉格朗日方程对系统进行建模，并对模型化简，得到简化为带有干扰具有模型不确定性且有外界激励的弹簧质量系统，针对系统模型特点，根据不同任务需求给出了PID、PISS与PISST三种适应于不同任务需求的三种算法，将三种算法综合，通过设定控制器的参数完成对算法的选择，并给出了三种算法参数调整的准则，本发明综合应用了张力传感器与位移传感器提高了补偿精度，控制器综合程度高，参数易调整等优点。

主权项

基于滑模面的重力补偿竖向子系统控制方法，其特征是：重力补偿竖向子系统由控制器、传感单元、执行器与弹簧模块构成，执行器包括齿条、齿轮、伺服电机与电机安装板，传感单元包括张力传感器与位移传感器，弹簧模块包括直线轴承、导杆、压簧、滚动轴承、轴承支架与弹簧连接套，传感器单元的张力传感器一端安装在执行器的齿条上，另一端与弹簧模块的导杆连接；系统模型简化为F为控制输入对应伺服电机的等效输出，d(t)为外界输入对应模拟航天器竖向受到的等效力，视为系统干扰，m为系统等效质量，c为等效粘性摩擦系数，k为等效弹簧劲度系数，l为弹簧长度变化量，系统处于平衡位置时即压簧上的力等于模拟航天器重力时弹簧长度变化量l＝0，l选为系统控制输出；系统控制方法可综合为其中e＝l‑ld,ld为参考输入，kP为比例系数，r为滑模面，kI为积分系数，ρ0为干扰抑制系数，tanh为双曲正切函数，a,b为正切函数常数项，t为系统时间，kD为比例系数，e为系统误差，λ为误差系数。