● 摘要
飞行仿真转台是一种高性能机械伺服系统，是飞行控制系统半实物仿真中的重要实验设备。论文以目标姿态运动仿真转台为研究设计对象，对转台相关硬件系统进行了分析和设计，为提高转台对系统参数变化和外部干扰的鲁棒性，研究了基于滑模变结构的转台控制方法。论文系统地分析了转台的数学模型，对广义对象模型进行说明。针对目标姿态运动仿真转台硬件系统，设计了转台的电气控制系统，并重点阐述了ETEL无刷力矩电机、SIEMENS SIMODREVE 611U 伺服驱动器和CMS 继电控制器的相关硬件接口设计。在控制方法研究中，分别研究了连续和离散的滑模变结构控制。针对连续系统，仿真研究了滑模变结构对摩擦干扰的抑制作用。论文重点研究了离散滑模控制，在对传统离散指数趋近率进行数字仿真的基础上，研究了其对外干扰和参数变化的不变性，并在保证滑模不变性的基础上，为削弱滑模抖振现象，提出两种改进的离散滑模控制方法：自适应滑模控制和变速组合趋近率控制方法。为进一步提高系统的抗干扰能力，减弱滑模带来的抖振，将干扰观测器的思想引入系统中，并用仿真方法验证其有效性。最后，初步研究了模糊滑模控制器在削弱系统抖振及提升系统鲁棒性方面的作用，并将优化和反馈的思想引入推理过程中，提出最优模糊推理的思想，使推理过程更为合理和有效。基于以上研究，论文给出了离散滑模控制器的实际设计方法，并将基于干扰观测器的自适应离散滑模控制方法应用在本转台中。通过实验表明，该控制方法对系统摩擦干扰及参数不确定具有很好的抑制效果，提高了转台性能。