题目：舵机电液伺服系统的非线性控制

 

在机械工程领域，作动系统分为机械、机电、液压以及气动等几种方式。在这些方式中，以机电作动器和液压作动器最为常见。相对于电机，液压作动器具有高功率密度，响应速度快，刚度高以及精确性好等优点。因此，发展高效的液压系统是一个主要的研究领域。

以前，绳索被用于航天器舵面的控制，它能够放大飞行员施加于操纵杆上的机械信号。随着飞行器体积重量的增大以及性能的提高，舵面受到的气动力也显著提高，这使飞行员无法在较大范围内操纵舵面。而电动静液作动器在大负载条件下具有更好的动态性能、 可靠性及安全性，它的发展将替代传统的液压系统。

电动静液作动器结合反馈系统称为伺服作动器。本文建立了飞行器升降舵电动静液作动器的数学模型。基于数学方程，得到一个三阶非线性模型；建立了升降舵作动器的Matlab/Simulink模型。非线性控制技术，如滑模控制、反步控制以及反步滑模控制被用于提高伺服阀控作动器位置反馈的响应速度及精度。这些控制器均在Matlab/Simulink中，通过系统模型进行了验证。最后，对控制系统进行了仿真。

仿真结果表明：所有控制器给出了令人满意的结果。滑模控制的频率范围小，而反步控制以及反步滑模控制的频率范围更宽，同样，二者在高干扰情况下的工作状态也比滑模控制更好，反步滑模控制也比反步控制显示出了更强劲的不确定性。