1。3  滑模变结构控制 5

1。4  本文的主要内容与结构 6

2  电动舵机控制系统组成及建模 7

2。1  无刷直流电机的结构组成及基本原理 7

2。2  电动舵机系统的数学模型 9

2。3  电机双闭环控制系统控制原理 16

2。4  本章小结 18

3  舵机传统PID控制器设计与仿真 19

3。1  舵机控制系统的性能要求与参数选择 19

3。2  PID控制器设计与仿真 20

3。3  仿真结果与分析 26

3。4  本章小结 30

4  滑模变结构控制器设计与仿真 31

4。1  滑模变结构控制基本原理 31

4。2  滑模控制器设计 34

4。3  仿真结果和分析 36

4。4  PID控制和滑模变结构控制对比分析 39

4。5  本章小结 39

结  论 41

致  谢 42

参 考 文 献 43

1  绪论

1。1  选题的科学意义和应用前景

弹体上的舵机系统，一般由弹体上作为执行机构的舵机﹑驱动器和反馈装置组成[1]。舵机系统发挥正常的作用时，指令发出，驱动器接收后操纵舵机进行转动，与此同时，反馈装置检测位置信号并将信号反馈给控制器进行修正。

目前，舵机分为很多种，按驱动能源来分，可以分为液压驱动、气动驱动和电动驱动[2,3]。电动舵机的使用较晚，从上世纪六十年代开始才由苏联率先开始使用，此后，世界各国都开始关注电动舵机的使用，开始研究和使用电动舵机。在电动舵机的使用初期，驱动能源采用的是弹载电池供电，这种方式的优点是使用和维护方便，但功率小，也达不到所需的响应速度和高精度的要求。因此，电动舵机在初期一直处于研究阶段而没有投入实战。而同时期国际上普遍采用的液压和气压伺服系统往往伴随着体积和重量过大﹑结构过于复杂[4]而不便维护等缺点，这些不足促进了电动舵机的研究和发展[5]。

技术进步使电动舵在不同领域研究取得重大进展。将采用不同驱动能源的伺服系统进行比较可以发现，电力驱动下的舵机越来越满足人们的需要：体积小﹑重量轻﹑结构简单﹑便于维护[6]，在目前先进控制理论和方法的控制下，具有极佳的响应速度和控制精度，能很好的抑制扰动。

与一般情况下使用的电机不同，在弹体上使用的舵机受到很多方面因素的限制。首先是体积，弹体内部空间有限，电机和电源的体积不能做的过大，否则会影响弹重、质心、其他部件的使用等；其次，为保证作战性能，舵机必须具备在大过载和强扰动的情况下依然能实现高精度控制的能力。减小舵机系统体积的方法大致比较统一，而在提高舵机控制系统精度方面，随着现代控制理论的发展，新型的控制方法不断地出现，控制效果越来越好。

舵机作为弹体上的重要结构，跟随弹体做剧烈运动，在实际工作过程中可能会受到严重的干扰，调速系统在受到干扰的情况下，其精度可能会受到一定的影响，那么就需要设计能够抑制干扰并保证高精度速度跟踪的控制器，这是本文工作的重点。对电机控制性能的考察，主要看电机的调速系统是否能满足控制要求，即是否能达到反应的快速性﹑精确性。