基于滑模观测信息的电动舵机自适应终端滑模控制

李 浩，梁 婕，王 尚，梁海波，王 瑞

（北京航天自动控制研究所，北京，100854）

0 引 言

舵机是飞行器控制系统中的关键部件，其性能的优劣决定了飞行控制效果的好坏。根据动力源的不同，飞行控制系统可以采用液压舵机、气动舵机和电动舵机。电动舵机体积小、质量轻，结构简单，维护方便，在飞行控制系统中得到广泛应用[1]。由于飞行过程中飞行器参数会发生变化，电动舵机的负载会随飞行条件的变化而改变，因此其控制器必需能够适应参数变化和负载扰动的影响，才能取得良好的动、静态性能。

滑模控制对不确定参数、扰动具有很强的鲁棒性，是控制不确定系统的一种有效方法[2]。终端滑模控制通过引入终端吸引子来改变系统的收敛特性，可以实现状态的有限时间收敛[3,4]。文献[5]提出一种非奇异快速终端滑模面，解决了奇异性问题，但对具体应用对象其控制律不易实现。文献[6]提出一种不确定二阶系统的快速终端滑模控制方法，可实现系统状态的有限时间收敛。上述控制方法中采用高增益来抑制系统不确定性的影响，保守性较强。文献[7]将自适应控制与鲁棒控制相结合，对参数进行在线估计，降低了控制保守性，但只能保证误差渐近收敛。文献[8]采用复合自适应律进行参数估计，按照估计值设计复合自适应非奇异终端滑模控制（Adaptive Nonsingular Fast Terminal Sliding Mode Control，ANFTSMC），可实现输出误差有限时间收敛，但在构造自适应律时需要使用系统状态的导数信息。

本文在舵机控制中设计自适应终端滑模控制器，利用滑模观测信息来构造自适应律，具有与一般复合自适应律相似的参数估计特性，但在设计自适应律时不需要系统状态的导数，可实现系统稳定控制与误差有限时间收敛。……