系统工程与电子技术 ›› 2023, Vol. 45 ›› Issue (4): 1177-1184.doi: 10.12305/j.issn.1001-506X.2023.04.26

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基于新型趋近率的含齿隙随动系统鲁棒控制

李方俊1,*, 王生捷1, 李俊峰2, 李浩2, 崔臣君1   

  1. 1. 北京机械设备研究所, 北京 100854
    2. 中国长峰机电技术研究设计院, 北京 100854
  • 收稿日期:2022-01-12 出版日期:2023-03-29 发布日期:2023-03-28
  • 通讯作者: 李方俊
  • 作者简介:李方俊(1993—), 男, 博士研究生, 主要研究方向为大惯量伺服系统设计、多电机协同控制
    王生捷(1963—), 男, 研究员, 博士, 主要研究方向为电液伺服控制技术、飞行器设计
    李俊峰(1992—), 男, 工程师, 硕士, 主要研究方向为伺服系统设计、多电机协同控制
    李浩(1993—), 男, 工程师, 硕士, 主要研究方向为伺服系统设计、多轴机器人控制
    崔臣君(1985—), 男, 高级工程师, 博士, 主要研究方向为伺服系统设计、无刷直流电机驱动算法

Robust control of servo system with backlash based on new reaching law

Fangjun LI1,*, Shengjie WANG1, Junfeng LI2, Hao LI2, Chenjun CUI1   

  1. 1. Beijing Mechanical Equipment Institute, Beijing 100854, China
    2. China Changfeng Electromechanical Technology Research and Design Institute, Beijing 100854, China
  • Received:2022-01-12 Online:2023-03-29 Published:2023-03-28
  • Contact: Fangjun LI

摘要:

针对一种含齿隙随动系统高精度、快响应、鲁棒能力强的控制需求, 提出了一种基于新型滑模趋近率的鲁棒控制策略。首先在位置环设计过程中引入了积分非奇异终端滑模控制器, 能有效克服系统结构参数的变化, 并提高了响应能力; 其次利用线性扩张状态观测器将传动结构中的齿隙因素视作外在扰动之一进行补偿, 增加了系统的稳定性与鲁棒能力; 最后基于设计的新型滑模趋近率克服了控制量的抖动问题, 通过联合仿真实验证明了所提出方法的有效性。

关键词: 含齿隙随动系统, 积分非奇异终端滑模, 扩张状态观测器, 滑模趋近率

Abstract:

Aiming at the requirements with high precision, fast response and strong robustness of the servo system includes backlash, a control strategy based on the new sliding mode reaching law is proposed. Firstly, an integral nonsingular terminal sliding mode controller is introduced in the design of position loop, which can effectively overcome the changes of structural parameters and improve the response ability. Secondly, the linear extended state observer is used to compensate the backlash factor in the transmission structure which increases the stability and robustness of the system. Finally, based on the designed new sliding mode reaching law, the jitter problem of controller output is overcome. The joint simulation experiments prove the effectiveness of the proposed method.

Key words: servo system with backlash, integral nonsingular terminal sliding mode (INTSM), linear extended state observer (LESO), sliding mode reaching law

中图分类号: