基于趋近律的互补积分终端滑模音圈电机控制

来源：电子测量技术杂志2022年第3期北京时间：

作者：李波，梁宇飞，李国栋，石上瑶

单位：1.中北大学 软件学院 太原030051;2.山西省特殊环境下机器人与智能装备技术联合实验室 太原030051

摘要：音圈电机（VCM）主要应用于小范围直线定位场景，需保证其拥有高精度及高鲁棒性，并且由于电机参数及摩擦力等影响，VCM是非线性且时变的。本文从VCM工作原理分析并建立对应二阶系统模型。控制策略上采用滑模控制和状态观测器的结合，针对滑模控制的抖振问题分别从滑模面和趋近律方向分别提出对应解决方案。滑模面采用互补积分终端滑模控制（CISMC），在减小抖振的基础上，采用齐次理论设计的积分终端滑模实现了有限时间的收敛性；趋近律采用幂次趋近律和非线性函数的结合，可以更快的到达滑模面；在滑模控制外采用状态观测器（ESO）对系统扰动等进行前馈补偿，提出了一种基于趋近律的互补积分终端滑模控制（CISMC）。根据推导的数学模型在MATLAB/simulink中建立系统仿真模型，通过仿真实验表明CISMC+ESO的方案，在跟踪正弦信号相较于互补滑模控制（CSMC）+ESO方案，稳定误差最大减少75%，完全跟踪时间最大减小28.5%；在跟踪斜坡信号时，稳态误差明显减少较大，完全跟踪时间最大减小84%。实验表明其在系统控制精度和鲁棒性方面都有明显提高。

关键词：音圈电机;互补滑模控制;积分终端滑模;趋近律

基金资助：中央引导地方科技发展专项（YDZX20191400002765）