一种改进积分滑模面在飞控中的应用

2012年04月10日10:19:54 本网站我要评论(2)字号：T | T | T

关键字：应用

李　鹏，孙未蒙，李文强，郑志强
国防科技大学自动控制系，湖南长沙

摘　　　要：针对传统积分型滑模面容易产生积分饱和从而导致超调量大的缺点，在Ｓｅｓｈａｇｉｒｉ和Ｋｈａｌｉｌ设计的条件积分型滑模面的基础上，提出了一种改进积分型滑模面，其可以根据系统的状态通过调节因子对积分项进行削弱来防止积分饱和。同时对调节因子的取值范围进行了讨论。并将改进积分型滑模面应用到导弹的俯仰角速度跟踪滑模控制器设计中，对舵机输出受到干扰的情况进行了仿真。理论分析和仿真研究表明，改进积分型滑模面形式简单，便于工程实现，在其基础上设计的滑模控制器在受到类似脉冲干扰的情况下几乎没有超调和具有较短的调节时间。

关　键　词：积分饱和；改进积分型滑模面；滑模控制；俯仰角速度跟踪

１　引　言
滑模控制的优点是控制律容易实现，滑动模态对系统的摄动具有完全的自适应性。但由于采样频率有限和切换装置不可避免地存在惯性等因素，导致实际的滑动模态不是准确地发生在滑模面上，容易引起系统的剧烈抖振，成为它在实际应用中的一大障碍。２０世纪８０年代Ｓｌｏｔｉｎｅ等提出了“边界层”方法，采用饱和函数代替切换函数，为滑模控制的工程应用开辟了道路，但是采用边界层仅能保证系统状态收敛到以滑模面为中心的边界层内，导致稳态误差存在。Ｃｈｅｒｎ首先在滑模面的设计中引入了积分项来解决稳态误差问题［１２］。Ｂａｉｌｋ将这种积分滑模面应用到永磁同步电机控制器设计中［３］，Ｓｈｔｅｓｓｅｌ采用积分滑模面设计了无尾飞行器姿态控制系统［４］和Ｘ３３的载入飞行控制系统［５］。虽然滑模面中引入积分项可以减小稳态误差，然而在大的初始误差和扰动下，积分会出现饱和效应，引起大的超调和驱动机构的饱和甚至使整个系统不稳定。为此，Ｓｅｓｈａｇｉｒｉ和Ｋｈａｌｉｌ提出了一种条件积分滑模面［６７］，并已应用到Ｆ１６的飞行控制系统设计中［８］。受文献［６７］的启发，本文提出了一种改进积分滑模面，消除了条件积分滑模面对积分项的削弱程度不可调节的限制，并将其应用到导弹俯仰角速度跟踪滑模控制器的设计中。仿真结果表明，所提出的改进积分滑模面具有一定的工程应用价值。

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