作        者：朱齊丹，汪　瞳（哈爾濱工程大學自動化學院）

摘　　　要：針對飛行模擬轉臺在低速運行時的控制問題進行研究。由于摩擦力矩對飛行模擬轉臺在低速運行的影響較大，為了使轉臺在低速運行時具有精確的跟蹤能力，采用變結構控制方法設計了控制器，并利用干擾觀測器對摩擦力矩進行估計，從而在不增加系統硬件設備及改變轉臺結構的情況下對摩擦力矩進行補償。仿真表明，該方法可以使飛行模擬轉臺在低速情況下具有良好的跟蹤能力，干擾觀測器可以準確地對摩擦力矩進行估計，并有效地補償了摩擦力矩的影響，驗證了該方法的有效性。

關　鍵　詞：飛行模擬轉臺；摩擦模型；變結構控制；干擾估計

引　      言：飛行模擬轉臺作為航空、航天等領域中仿真和測試的關鍵設備，其性能直接關系到仿真和測試試驗的可靠性和可信度。摩擦存在于所有的運動中，特別是對高性能伺服系統的影響尤為突出［１］。當利用轉臺模擬飛行器姿態的低速運動（如飛機的起飛與著降）時，摩擦是影響轉臺系統性能的重要因素，它不但造成系統的穩態誤差，而且使系統產生爬行、振蕩等現象［２］，在這種情況下難以利用常規的控制方法獲得較高的控制品質，文獻［３］指出對于經典的ＰＤ控制，系統的穩態響應具有多個平衡點，為一條線段，文獻［４］指出應用經典的ＰＩＤ控制方法，系統必然出現極限環振蕩現象。為了減輕摩擦對轉臺伺服系統產生的不良影響，目前很多控制技術都被應用到轉臺控制中，如自適應控制、神經網絡、模糊控制、Ｂａｃｋｓｔｅｐｐｉｎｇ控制等［５�玻叮荩�但在實際中很難建立摩擦的精確數學模型，有些控制方法本身具有運算量大、實時性較差的不足，加之一些非線性因素和不確定因素的影響，給實時控制帶來了困難。文獻［７］提出了力矩反饋控制方法，通過在連接軸上安裝力矩傳感器對輸出凈力矩進行測量，形成力矩反饋回路來穩定凈力矩，從而抑制摩擦力矩和其它干擾力矩的影響。雖然該方法具有不依賴模型和控制效果好的優點，但由于傳感器價格昂貴，安裝困難，且安裝后增加了系統柔性，所以應用并不廣泛。變結構控制是一種能用來處理線性和非線性控制問題的控制方法，由于變結構控制中的滑動模態具有不變性，即它和系統的攝動以及外部干擾無關，這種理想的魯棒性引起了控制界的極大關注［８�玻保埃荨１疚尼槍�具有較大非線性摩擦影響的三軸飛行模擬轉臺伺服系統，采用變結構控制方法設計
控制器，利用干擾觀測器估計摩擦力矩并予以補償，從而在不添加力矩傳感器及其他硬件設備的情況下抑制摩擦力矩和其他干擾力矩的影響，仿真結果驗證了該方法的有效性。

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