單片機(jī)的滑�？刂扑欧到y(tǒng)
熊茂華（南昌航空工業(yè)學(xué)院，江西南昌330034）
摘要：介紹了一種以8098單片機(jī)為核心器件，以光柵為位置檢測(cè)元件的單片機(jī)控制的位置伺服系統(tǒng)。系統(tǒng)采用了可變切換線(xiàn)的滑�？刂品绞�，具有很好的快速性和較強(qiáng)的魯捧性。
關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)}滑模控制，伺服系統(tǒng)
中圖分類(lèi)號(hào)：tm301.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：a 文章編號(hào)：1001-6848(2000)01-0024-02
1 引 言
在直流伺服系統(tǒng)中，為了提高系統(tǒng)的快速性以及使系統(tǒng)對(duì)內(nèi)部參數(shù)變化和外部干擾具有很好的自適應(yīng)性，常采用可變切換線(xiàn)滑模控制方式。本文介紹一種基于8098單片機(jī)的可變切換線(xiàn)滑�？刂浦绷魉欧到y(tǒng)。
2 伺服系統(tǒng)的組成
伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。主要有4部分組成，即8098單片機(jī)，pwm功放及控制電路，光柵及位移檢測(cè)電路，鍵盤(pán)及顯示電路。
系統(tǒng)中采用8255a的pa口、pb口接收光柵回路反饋的位移數(shù)據(jù)。系統(tǒng)允許位移量locm，而光柵的每一個(gè)柵距是l/loomm。故位移量是10 000個(gè)柵距，為了提高控制的精度，光柵的檢測(cè)采用4倍頻方法。即每產(chǎn)生1個(gè)計(jì)數(shù)脈沖說(shuō)陰移動(dòng)了1/4個(gè)柵距。采用16位的可逆計(jì)數(shù)器對(duì)位移量計(jì)數(shù)。當(dāng)?shù)匠跏嘉恢脮r(shí)，初始位置檢測(cè)電路開(kāi)始工作，由單穩(wěn)態(tài)電路產(chǎn)
生一個(gè)正脈沖信號(hào)，使可逆計(jì)數(shù)器清零。伺服系統(tǒng)就從該處開(kāi)始位移控制。位移p可表示為：
3 控制器設(shè)計(jì)
對(duì)于直流伺服系統(tǒng)，若有電流環(huán)，對(duì)系統(tǒng)作適當(dāng)?shù)暮?jiǎn)化和近似，一般為三階系統(tǒng)。當(dāng)電流環(huán)設(shè)計(jì)得使其響應(yīng)速度很快時(shí)，則可把電流環(huán)看成是一個(gè)比例環(huán)節(jié)，從而將系統(tǒng)降為二階系統(tǒng)[3]，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。
當(dāng)電機(jī)軸上靜阻力矩很小時(shí)可忽略，即if=0
對(duì)象傳遞函數(shù)：
對(duì)于直流伺服系統(tǒng)的控制，采用加并聯(lián)微分通道對(duì)稱(chēng)切換的滑�？刂品椒苋〉昧钊藵M(mǎn)意的控制基于8098單片機(jī)的滑�？刂扑欧到y(tǒng)熊茂華效果。滑�？刂浦绷魉欧到y(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3所示。
系統(tǒng)誤差角：
誤差狀態(tài)方程為：
在二維狀態(tài)空間中取直線(xiàn)s=clel +c2一o作為切換線(xiàn)，其中cl為大于零的常數(shù)。為了實(shí)現(xiàn)滑�？刂�，根據(jù)圖3的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，選取如下控制邏輯關(guān)系：
誤差方程可變?yōu)椋?/div>
為了提高系統(tǒng)響應(yīng)速度，確保穩(wěn)定性和位置無(wú)超調(diào)，必須選取α、β、c1適當(dāng)值，通常cl應(yīng)盡可能選大。根據(jù)滑�？刂拼嬖诘某湟獥l件，當(dāng)控制量u不作限幅時(shí)，cl與α、β、c1之間的關(guān)系為：
式中inf{．表示大括號(hào)內(nèi)量在所有6值情況下取最小值，適當(dāng)選好α，β，而cl取大以提高系統(tǒng)的快速性，這種情況下滑模條件存在，系統(tǒng)滑模是非周期漸近穩(wěn)定，無(wú)超調(diào)，且具有很強(qiáng)的魯棒性。但這只是在e1和e2均很小時(shí)才能得到上述結(jié)果。當(dāng)e1或e2較大，控制量u達(dá)到飽和限幅時(shí)，系統(tǒng) |
