机电伺服系统有限时间自适应反步控制方法研究.pdf

２０２４年５月机床与液压Ｍａｙ２０２４

第５２卷第９期ＭＡＣＨＩＮＥＴＯＯＬ＆ＨＹＤＲＡＵＬＩＣＳＶｏｌ５２Ｎｏ９

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ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊｉｓｓｎ１００１３８８１２０２４０９０１３

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文献引用：邱佳华，李泽，周成龙，等．机电伺服系统有限时间自适应反步控制方法研究［Ｊ］．机床与液压，２０２４，５２（９）：８７９３．

Ｃｉｔｅａｓ：ＱＩＵＪｉａｈｕａ，ＬＩＺｅ，ＺＨＯＵＣｈｅｎｇｌｏｎｇ，ｅｔａｌ．Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｆｉｎｉｔｅｔｉｍｅａｄａｐｔｉｖｅｂａｃｋｓｔｅｐｐｉｎｇｃｏｎｔｒｏｌｏｆｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌｓｅｒｖｏ

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ｓｙｓｔｅｍ［Ｊ］．ＭａｃｈｉｎｅＴｏｏｌ＆Ｈｙｄｒａｕｌｉｃｓ，２０２４，５２（９）：８７９３．

机电伺服系统有限时间自适应反步控制方法研究

邱佳华，李泽，周成龙，崔国增，郝万君

（苏州科技大学电子与信息工程学院，江苏苏州２１５０００）

摘要：机电伺服系统存在未建模动态及不可避免的未知扰动，会严重影响系统的伺服性能。针对未知扰动下机电伺服

系统惯性负载的角位移跟踪控制问题，考虑未建模动态对系统的影响，提出一种基于有限时间的模糊自适应指令滤波反步

控制方法，能有效补偿系统中的未知扰动和未建模动态，具有良好的惯性负载角位移跟踪控制效果。针对系统中存在的未

知外部扰动及未建模动态，结合滤波反步法和模糊控制理论，使用模糊逻辑系统逼近未知非线性动态同时构造自适应控制

器。考虑到微分计算带来的计算爆炸问题，构建有限时间指令滤波器，降低了系统的计算复杂度，并通过设计滤波误差补

偿机制，对滤波误差项进行补偿，保证滤波信号的逼近能力，提升系统跟踪控制性能。通过稳定性分析，证明所设计的控

制器能够保证系统的跟踪误差在有限时间内收敛。最后通过仿真实验，验证了所提控制方法的有效性。

关键词：机电伺服系统；有限时间；未建模动态；反步法；模糊控制

中图分类号：ＴＰ２７３

ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＦｉｎｉｔｅＴｉｍｅＡｄａｐｔｉｖｅＢａｃｋｓｔｅｐｐｉｎｇＣｏｎｔｒｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌＳｅｒｖｏＳｙｓｔｅｍ

ＱＩＵＪｉａｈｕａ，ＬＩＺｅ，ＺＨＯＵＣｈｅｎｇｌｏｎｇ，ＣＵＩＧｕｏｚｅｎｇ，ＨＡＯＷａｎｊｕｎ

（ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃ＆ＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｕｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，

ＳｕｚｈｏｕＪｉａｎｇｓｕ２１５０００，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌｓｅｒｖｏｓｙｓｔｅｍｈａｓｕｎｍｏｄｅｌｅｄｄｙｎａｍｉｃｓａｎｄｕｎａｖｏｉｄａｂｌｅｕｎｋｎｏｗｎｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅｓ，ｗｈｉｃｈｗｉｌｌｓｅｒｉｏｕｓｌｙ

ａｆｆｅｃｔｔｈｅｓｅｒｖｏｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍ．Ａｉｍｉｎｇａｔｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆａｎｇｕｌａｒｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｔｒａｃｋｉｎｇｃｏｎｔｒｏｌｏｆｉｎｅｒｔｉａｌｌｏａｄｏｆｅｌｅｃｔｒｏｍｅ⁃

ｃｈａｎｉｃａｌｓｅｒｖｏｓｙｓｔｅｍｕｎｄｅｒｕｎｋｎｏｗｎｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅ，ａｎｄｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆ