單片機的滑模控制伺服系統
熊茂華（南昌航空工業學院，江西南昌330034）
摘要：介紹了一種以8098單片機為核心器件，以光柵為位置檢測元件的單片機控制的位置伺服系統。系統采用了可變切換線的滑模控制方式，具有很好的快速性和較強的魯捧性。
關鍵詞：單片機}滑模控制，伺服系統
中圖分類號：tm301.2 文獻標識碼：a 文章編號：1001-6848(2000)01-0024-02
1 引 言
在直流伺服系統中，為了提高系統的快速性以及使系統對內部參數變化和外部干擾具有很好的自適應性，常采用可變切換線滑模控制方式。本文介紹一種基于8098單片機的可變切換線滑模控制直流伺服系統。
2 伺服系統的組成
伺服系統結構如圖1所示。主要有4部分組成，即8098單片機，pwm功放及控制電路，光柵及位移檢測電路，鍵盤及顯示電路。
系統中采用8255a的pa口、pb口接收光柵回路反饋的位移數據。系統允許位移量locm，而光柵的每一個柵距是l/loomm。故位移量是10 000個柵距，為了提高控制的精度，光柵的檢測采用4倍頻方法。即每產生1個計數脈沖說陰移動了1/4個柵距。采用16位的可逆計數器對位移量計數。當到初始位置時，初始位置檢測電路開始工作，由單穩態電路產
生一個正脈沖信號，使可逆計數器清零。伺服系統就從該處開始位移控制。位移p可表示為：
3 控制器設計
對于直流伺服系統，若有電流環，對系統作適當的簡化和近似，一般為三階系統。當電流環設計得使其響應速度很快時，則可把電流環看成是一個比例環節，從而將系統降為二階系統[3]，其結構如圖2所示。
當電機軸上靜阻力矩很小時可忽略，即if=0
對象傳遞函數：
對于直流伺服系統的控制，采用加并聯微分通道對稱切換的滑模控制方法能取得令人滿意的控制基于8098單片機的滑模控制伺服系統熊茂華效果。滑模控制直流伺服系統結構如圖3所示。
系統誤差角：
誤差狀態方程為：
在二維狀態空間中取直線s=clel +c2一o作為切換線，其中cl為大于零的常數。為了實現滑模控制，根據圖3的系統結構圖，選取如下控制邏輯關系：
誤差方程可變為：
為了提高系統響應速度，確保穩定性和位置無超調，必須選取α、β、c1適當值，通常cl應盡可能選大。根據滑模控制存在的充要條件，當控制量u不作限幅時，cl與α、β、c1之間的關系為：
式中inf{．表示大括號內量在所有6值情況下取最小值，適當選好α，β，而cl取大以提高系統的快速性，這種情況下滑模條件存在，系統滑模是非周期漸近穩定，無超調，且具有很強的魯棒性。但這只是在e1和e2均很小時才能得到上述結果。當e1或e2較大，控制量u達到飽和限幅時，系統 |
