文章编号：0258-2724(2023)04-0836-09DOI:10.3969/j.issn.0258-2724.20210941•磁力应用装备与智能控制•基于干扰观测器的磁悬浮球系统全局快速终端滑模控制魏静波，罗浩，关子津（中山大学航空航天学院，广东深圳518000）摘要：为解决磁悬浮球系统模型不确定性和易受外部干扰影响的问题，提出一种基于终端滑模干扰观测器的全局快速终端滑模控制（GFTSMC）方法.首先，分析了磁悬浮球系统的数学模型并建立动态方程；然后，设计终端滑模干扰观测器（TSMDO），用以观测和估计系统所受到的扰动，经证明，该观测器对扰动的估计误差能在有限时间内收敛；其次，为克服系统不确定性和外部干扰的影响，设计了基于终端滑模干扰观测器的全局快速终端滑模控制器，可以实现系统的全局快速收敛，所设计的控制律不含切换项，能削弱抖振，以提高系统的抗干扰性和鲁棒性；最后，对所提出的TSMDO-GFTSMC进行了仿真验证，结果表明：与基于扩张状态观测器的连续滑模控制方法相比，采用本文方法，磁悬浮小球的起浮响应时间缩短0.38s，位移偏差减小90%，跟踪误差由0.420mm减小为0.032mm；本文方法提高了对干扰的观测精度，优化了磁悬浮球系统的控制效果，增强了系统的鲁棒性.关键词：磁悬浮球系统；全局快速终端滑模控制；干扰观测器；抗干扰性；鲁棒性中图分类号：TP27文献标志码：AGlobalFastTerminalSlidingModeControlforMaglevBallSystemBasedonDisturbanceObserverWEIJingbo,LUOHao,GUANZijin(SchoolofAeronauticsandAstronautics,SunYat-SenUniversity,Shenzhen518000,China)Abstract:Inordertosolvemodeluncertaintyandsusceptibilitytoexternaldisturbancesofthemaglevballsystem,aglobalfastterminalslidingmodecontrol(GFTSMC)methodbasedonaterminalslidingmodedisturbanceobserver(TSMDO)wasproposed.Firstly,themathematicalmodelofthemaglevballsystemwasanalyzed,anditsdynamicequationwasestablished.Then,aTSMDOwasdesignedtoobserveandestimatesystemdisturbances.Itwasproventhattheestimateddisturbanceerroroftheobserverconvergedinfinitetime.Secondly,inordertoovercometheinfluenceofsystemuncertaintyandexternaldisturbance,aglobalfastterminalsliding-modecontroller(GFTSMC)basedonaTSMDOwasdevelopedtorealizetheglobalfastconvergence.Thedesignedcontrollawdidnotincludeswitchingterms,whichcouldweakenthechatteringandimprovetheant...
