单片机的滑模控制伺服系统
熊茂华（南昌航空工业学院，江西南昌330034）
摘要：介绍了一种以8098单片机为核心器件，以光栅为位置检测元件的单片机控制的位置伺服系统。系统采用了可变切换线的滑模控制方式，具有很好的快速性和较强的鲁捧性。
关键词：单片机}滑模控制，伺服系统
中图分类号：tm301.2 文献标识码：a 文章编号：1001-6848(2000)01-0024-02
1 引 言
在直流伺服系统中，为了提高系统的快速性以及使系统对内部参数变化和外部干扰具有很好的自适应性，常采用可变切换线滑模控制方式。本文介绍一种基于8098单片机的可变切换线滑模控制直流伺服系统。
2 伺服系统的组成
伺服系统结构如图1所示。主要有4部分组成，即8098单片机，pwm功放及控制电路，光栅及位移检测电路，键盘及显示电路。
系统中采用8255a的pa口、pb口接收光栅回路反馈的位移数据。系统允许位移量locm，而光栅的每一个栅距是l/loomm。故位移量是10 000个栅距，为了提高控制的精度，光栅的检测采用4倍频方法。即每产生1个计数脉冲说阴移动了1/4个栅距。采用16位的可逆计数器对位移量计数。当到初始位置时，初始位置检测电路开始工作，由单稳态电路产
生一个正脉冲信号，使可逆计数器清零。伺服系统就从该处开始位移控制。位移p可表示为：
3 控制器设计
对于直流伺服系统，若有电流环，对系统作适当的简化和近似，一般为三阶系统。当电流环设计得使其响应速度很快时，则可把电流环看成是一个比例环节，从而将系统降为二阶系统[3]，其结构如图2所示。
当电机轴上静阻力矩很小时可忽略，即if=0
对象传递函数：
对于直流伺服系统的控制，采用加并联微分通道对称切换的滑模控制方法能取得令人满意的控制基于8098单片机的滑模控制伺服系统熊茂华效果。滑模控制直流伺服系统结构如图3所示。
系统误差角：
误差状态方程为：
在二维状态空间中取直线s=clel +c2一o作为切换线，其中cl为大于零的常数。为了实现滑模控制，根据图3的系统结构图，选取如下控制逻辑关系：
误差方程可变为：
为了提高系统响应速度，确保稳定性和位置无超调，必须选取α、β、c1适当值，通常cl应尽可能选大。根据滑模控制存在的充要条件，当控制量u不作限幅时，cl与α、β、c1之间的关系为：
式中inf{．表示大括号内量在所有6值情况下取最小值，适当选好α，β，而cl取大以提高系统的快速性，这种情况下滑模条件存在，系统滑模是非周期渐近稳定，无超调，且具有很强的鲁棒性。但这只是在e1和e2均很小时才能得到上述结果。当e1或e2较大，控制量u达到饱和限幅时，系统 |
