兵工学报 ›› 2024, Vol. 45 ›› Issue (5): 1436-1448.doi: 10.12382/bgxb.2023.0064
所属专题: 现代火炮理论与技术进展
陈冬1, 钱林方1,2,*(), 陈志群3, 陈龙淼1, 邹权1, 陈军华4
收稿日期:
2023-02-07
上线日期:
2023-07-19
通讯作者:
基金资助:
CHEN Dong1, QIAN Linfang1,2,*(), CHEN Zhiqun3, CHEN Longmiao1, ZOU Quan1, CHEN Junhua4
Received:
2023-02-07
Online:
2023-07-19
摘要:
为提高大口径火炮自动装填过程中回转弹仓工作的精确性和鲁棒性,在分析现有拟连续算法相关研究内容的基础上,设计一种全新的改进拟连续控制器对回转弹仓进行位置控制。通过与滑模扰动观测器相结合,新控制器增益不依赖于系统扰动的不确定性边界,且不需引入额外的控制器参数,降低了控制器的设计和调试难度。通过Lyapunov方程验证控制器本身及闭环系统的稳定性。仿真和试验结果表明:新设计的控制器相对于已有拟连续算法具有优越性,在受到不确定时变负载和不确定参数扰动的情况下,新设计的改进控制器在应用于回转弹仓时,在趋近段可以获得更快的收敛速度,减小到位超调量,并在滑动段有效减弱抖振。
中图分类号:
陈冬, 钱林方, 陈志群, 陈龙淼, 邹权, 陈军华. 基于改进拟连续算法的回转弹仓位置控制[J]. 兵工学报, 2024, 45(5): 1436-1448.
CHEN Dong, QIAN Linfang, CHEN Zhiqun, CHEN Longmiao, ZOU Quan, CHEN Junhua. An Improved Quasi-continuous Algorithm for Rotational Shell Magazine Position Control[J]. Acta Armamentarii, 2024, 45(5): 1436-1448.
参数 | 数值 |
---|---|
电机极对数np | 4 |
电感Ls/H | 0.0085 |
定子电阻Rs/Ω | 2.872 |
磁链ϕf/Wb | 0.42 |
名义转动惯量Je0/(kg·m2) | 0.003 |
名义阻尼系数Be0/(N·m·s) | 0.009 |
表1 弹仓及电机参数
Table 1 Parameters of magazine and PMSM
参数 | 数值 |
---|---|
电机极对数np | 4 |
电感Ls/H | 0.0085 |
定子电阻Rs/Ω | 2.872 |
磁链ϕf/Wb | 0.42 |
名义转动惯量Je0/(kg·m2) | 0.003 |
名义阻尼系数Be0/(N·m·s) | 0.009 |
参数 | 数值 |
---|---|
微分器Lipschitz常数L | 5000 |
观测器滑模面积分常数c1 | 5 |
控制器滑模面积分常数c2 | 10 |
SMDO趋近律常数k | 10 |
SMDO趋近律常数ε | 500 |
SMDO自适应律参数γ1 | 1.1 |
控制器常数β | 0.001 |
表2 控制器参数
Table 2 Parameters of controller
参数 | 数值 |
---|---|
微分器Lipschitz常数L | 5000 |
观测器滑模面积分常数c1 | 5 |
控制器滑模面积分常数c2 | 10 |
SMDO趋近律常数k | 10 |
SMDO趋近律常数ε | 500 |
SMDO自适应律参数γ1 | 1.1 |
控制器常数β | 0.001 |
参数 | 控制器C | 控制器B | ||
---|---|---|---|---|
α=5 | α=1 | α=0.1 | ||
收敛时间/s | 1.13 | 1.95 | 1.13 | 1.13 |
超调量/rad | 0.45 | 3.35 | 2.53 | 0.74 |
平均抖振幅值/rad | 0.10 | 2.5 | 2.5 | 0.78 |
平均抖振频率/Hz | 8 | 20 | 26 | 66 |
表3 仿真结果
Table 3 Simulated results
参数 | 控制器C | 控制器B | ||
---|---|---|---|---|
α=5 | α=1 | α=0.1 | ||
收敛时间/s | 1.13 | 1.95 | 1.13 | 1.13 |
超调量/rad | 0.45 | 3.35 | 2.53 | 0.74 |
平均抖振幅值/rad | 0.10 | 2.5 | 2.5 | 0.78 |
平均抖振频率/Hz | 8 | 20 | 26 | 66 |
参数 | 控制器C | 控制器B | ||
---|---|---|---|---|
α=5 | α=1 | α=0.1 | ||
收敛时间/s | 1.26 | 2.86 | 2.19 | 1.24 |
稳态误差/rad | 0.62 | 2.39 | 1.17 | - |
超调量/rad | 3.01 | 8.16 | 0.67 | 14.72 |
平均抖振幅值/rad | 2.10 | |||
平均抖振频率/Hz | 8 |
表4 试验结果
Table 4 Experimental results
参数 | 控制器C | 控制器B | ||
---|---|---|---|---|
α=5 | α=1 | α=0.1 | ||
收敛时间/s | 1.26 | 2.86 | 2.19 | 1.24 |
稳态误差/rad | 0.62 | 2.39 | 1.17 | - |
超调量/rad | 3.01 | 8.16 | 0.67 | 14.72 |
平均抖振幅值/rad | 2.10 | |||
平均抖振频率/Hz | 8 |
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