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申请/专利权人：西北工业大学

摘要：本发明提出一种基于复合控制的机电作动系统非线性因素补偿方法，属于机电作动系统控制算法领域，建立机电作动系统模型，再对机电作动系统中的非线性因素进行数学建模并分析动力学影响，然后对补偿非线性因素的复合控制算法设计并进行仿真，最后将机电作动系统试验台的硬件和软件进行设计，并完成实物试验。本发明在三闭环矢量控制基础上，将滑模控制应用在转速环上，同时在位置环上应用自抗扰控制，从而实现滑模控制算法与自抗扰控制算法的复合控制算法设计，相对于单一的PID控制算法，复合算法在满足系统原有的控制效果的基础上能实现对非线性因素所带来的不利影响进行补偿，从而保证对整个机电作动系统性能的提升。

主权项：1.一种基于复合控制的机电作动系统非线性因素补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，首先建立永磁同步电机矢量控制模型、行星滚柱丝杠模型和摇臂-连杆机构系统模型；在Adams中，将永磁同步电机矢量控制模型、行星滚柱丝杠模型和摇臂-连杆机构系统模型相互连接构建机电作动系统的整体模型；步骤二，对机电作动系统中的非线性因素进行数学建模并分析动力学影响，先通过SolidWorks软件对机电作动系统中作动器、作动杆、辅助摇臂、辅助连杆、摇臂、舵轴、舵面和轴承座等零部件进行三维建模，将三维模型导入Adams中进行动力学的约束和驱动添加；再对机电作动系统中存在的间隙与摩擦两种非线性因素进行动力学模型构建与仿真；步骤三，分析电机控制器中比例积分控制的参数整定方法，给出永磁同步电机的转速环与电流环矢量控制参数；针对转速环PI控制进行稳定性优化，使用滑模控制方法替代原有转速环的PI控制，设计并搭建滑模观测器和趋近律；选用线性自抗扰控制进行位置环的控制器设计，并搭建仿真模型与PI进行分析对比，在仿真模型基础上加入前馈控制，并将所搭建的非线性因素数学模型以及得到的动力学仿真结论注入控制模型中，完成非线性因素补偿的复合控制算法模型设计并进行仿真验证；步骤四，进行机电作动系统试验台的硬件与软件设计并进行实物试验，通过在阶跃、正弦波以及方波跟随试验中施加位置目标指令，对机电作动系统输出位移进行了PID控制和复合控制算法的跟随效果比对；对机电作动系统，包括机电作动模块、测试模块、加载模块以及控制模块进行试验台搭建和设计，对试验台进行机械连接调试、电气连接调试和传感器信号调试；进行基于LabVIEW的机电作动系统试验台软件设计，对机电作动系统整体控制程序进行开发，搭建上位机界面；最后在阶跃、正弦波以及方波跟随试验中施加位置目标指令，对机电作动器输出位移以及系统最终输出角度进行PID控制和复合控制算法的跟随效果比对。

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百度查询： 西北工业大学 一种基于复合控制的机电作动系统非线性因素补偿方法