一种用于飞机电刹车无刷直流电机的灰色滑模控制方法

摘要

本发明提供了一种用于飞机电刹车无刷直流电机的灰色滑模控制方法，采集电机转速和两组电机绕组的电流反馈信号，经压力观测器得电机转速微分和压力观测值微分，计算观测的刹车压力后建立灰色模型，计算刹车压力误差并建立滑模线，计算角速度误差信号后进行速度环PID控制，最终计算电流误差信号，进行均流环PID控制。本发明提高了刹车系统的可靠性和鲁棒性，减少了外界环境对压力传感器的干扰。

主权项

一种用于飞机电刹车无刷直流电机的灰色滑模控制方法，其特征在于包括下述步骤：第一步，控制器分别采集电机转速ω_r、电机绕组1电流反馈信号i₁及电机绕组2电流反馈信号i₂；第二步，经压力观测器：$\left\{\begin{array}{c}{\stackrel{\stackrel{·}{^}}{\omega }}_r=\frac{C_{T1}}{J}{i}_1+\frac{C_{T2}}{J}{i}_2-\frac{1}{J}\hat{P}-\frac{B}{J}{\hat{\omega }}_r+c_1({\omega }_r-{\hat{\omega }}_r)\\ \stackrel{\stackrel{·}{^}}{P}=c_2({\omega }_r-{\hat{\omega }}_r)\end{array}\right.$得电机转速微分和压力观测值微分其中，C_T1为电机绕组1转矩常数，C_T2为电机绕组2转矩常数，J为负载转动惯量，为压力观测值，为电机转速观测值，c₁为观测器系数，0＜c₁＜100000，c₂为观测器系数，‑50000＜c₂＜0；第三步，计算观测的刹车压力第四步，建立灰色模型GM(1,1)：x⁽⁰⁾(k)+az⁽¹⁾(k)＝b，系统相应的白化方程为：$\frac{x^{\left(1\right)}t}{\mathrm{dt}}+{\mathrm{ax}}^{\left(1\right)}\left(t\right)=b,$其中，‑a为发展系数，b为灰色作用量，连续采集t‑4,...t,时刻计算的观测的刹车压力构成非负序列$X^{\left(0\right)}=(\hat{P}(t-4),\hat{P}(t-3),\hat{P}(t-2),\hat{P}(t-1),\hat{P}\left(t\right));$X⁽⁰⁾的1‑AGO序列为：X⁽¹⁾＝(x⁽¹⁾(1),x⁽¹⁾(2),x⁽¹⁾(3),x⁽¹⁾(4),x⁽¹⁾(5))；其中，$x^{\left(1\right)}\left(k\right)=\underset{i=t-4}{\overset{t-5+k}{\Sigma }}{\theta }^{\left(0\right)}\left(i\right),k=\mathrm{1,2},...,;$第五步，计算X⁽¹⁾的近邻均值生成序列：Z⁽¹⁾＝(z⁽¹⁾(2),z⁽¹⁾(3),z⁽¹⁾(4),z⁽¹⁾(5))，其中，$z^{\left(1\right)}\left(k\right)=\frac{1}{2}(x^{\left(1\right)}\left(k\right)+x^{\left(1\right)}(k-1)),k=2,...,;$第六步，计算中间矩阵Y，B^TY＝[θ(t‑3),θ(t‑2),θ(t‑1),θ(t)]^T$B^T=\left[\begin{array}{cccc}{-z}^{\left(1\right)}\left(2\right)& {-z}^{\left(1\right)}(3& {-z}^{\left(1\right)}\left(4\right)& {-z}^{\left(1\right)}\left(5\right)\\ 1& 1& 1& 1\end{array}\right]$则灰色系统GM(1,1)的参数为：[a,b]^T＝(B^TB)^‑1B^TY；第七步，计算刹车系统t+1时刻预测压力：第八步，控制器接收给定刹车压力P_gv；第九步，计算刹车压力误差第十步，建立滑模线其中，为对压力误差的一次微分；c为误差系数，0＜c＜10；第十一步，采集电机角速度ω，计算角速度给定ω_gv，其中：${\omega }_{\mathrm{gv}}=[\mathrm{Jc}{\stackrel{·}{P}}_{\mathrm{gv}}-\mathrm{Jc\omega }+J{\stackrel{··}{P}}_{\mathrm{gv}}+\mathrm{B\omega }+T_L+\mathrm{J\xi sgn}\left(s\right)+\mathrm{Jks}]/K_T$式中：J为负载转动惯量，为对给定压力的一次微分，为给定压力的二次微分，B为粘滞系数，T_L为负载转矩，K_T为绕组平均转矩系数，ξ＞0,k＞0；第十二步，计算角速度误差信号e_ω＝ω_gv‑ω；第十三步，进行速度环PID控制，PID输出作为电流环给定第十四步，计算均流电流给定$\left\{\begin{array}{c}{\hat{i}}_1=\hat{i}/2\\ {\hat{i}}_2=\hat{i}/2\end{array}\right.;$第十五步，计算电流误差信号及第十六步，进行均流环PID控制，驱动双余度无刷直流电机工作；转至第一步。