[发明专利]基于迭代学习的高频率角振动转台滑模控制方法

摘要

本发明涉及一种基于迭代学习的高频率角振动转台滑模控制方法，属于测控技术领域。本方法首先对永磁同步电机进行数学建模，再设计滑模变结构控制律和迭代学习控制律，然后基于迭代学习控制律进行滑模控制；通过迭代学习控制律的学习过程取代了滑模控制的到达过程，提高了角振动转台的频率响应带宽，提高了高频惯性导航器件的测试精度；提高了角振动转台在高频段跟踪周期信号的精度，有效抑制了周期干扰和随机扰动对于系统的影响；系统响应速度快，跟踪误差小，并且具有更强的鲁棒性。

主权项

基于迭代学习的高频率角振动转台滑模控制方法，其特征在于：具体包括如下步骤：步骤1，以永磁同步电机为高频率角振动转台的执行机构，进行数学建模，得到状态方程为：其中，ωm为永磁同步电机的机械角速度，θm为转子机械角度，np为电机极对数，ψr为永磁磁链，J为转子部分的转动惯量，TL为转子的负载转矩，外环控制器的输出ui＝isq，isq为定子电流的q轴分量；永磁同步电机的转子永磁体基波励磁磁场轴线为d轴，q轴逆时针方向超前d轴90°电角度；步骤2，设计滑模变结构控制的控制律为：其中，uSMC为滑模控制器的输出量，ueq为等效控制，uc为切换控制，Kp>0为比例系数，KI>0为积分系数，η>0为切换控制增益，ν>0为一个常量，为给定的位置曲线，S为非线性滑模面，e为关于时间的函数，函数g(e)是连续可微的，形式如下：β为一常数，|e|<β时，g(e)严格单调递增；|e|>β时，g(e)饱和；步骤3，设计迭代学习控制律为：式中α∈(0，1)，uk(t)表示第k个周期的控制输出量，ek(t)表示第k个周期的误差，L，Γ∈R；为ek+1(t)的导函数；步骤4，基于步骤3设计的迭代学习控制律进行滑模控制；在转台系统开始周期振动时，转台系统距滑模面较远，采用步骤3中设计的迭代学习控制律，其控制输出为：式中t∈[0，T]，T为给定信号的周期，k表示第k个运动周期；为衡量每个周期的输出误差，定义变量Jk为：式中Ts为系统控制周期；设定误差限J*，当第K个周期满足Jk≤J*的条件时，第K+1个周期开始停止迭代学习控制；迭代学习的停止时刻为KT，当τ＝kT时，从迭代学习控制切换为滑模控制；将迭代学习的控制输出uK(t)叠加到滑模控制的控制输出中，根据步骤2设计的控制律uSMC(τ)，得到最终控制输出为：式中，τ＝kT+t，t∈[0，T]，k＝K+1，K+2，K+3，……。