压力脉冲测试系统滑模抗干扰控制方法

摘要

针对压力脉冲测试系统运用滑模控制在体积切换时抖振突出的问题，提出一种滑模抗干扰控制方法。采用奇异值摄动理论对压力脉冲测试系统进行降阶简化，方便控制器的设计以及应用。根据系统降阶模型，构建扩张状态观测器，用于估计系统中的不确定参数和工件体积切换等未知干扰，并将估计的干扰值作为前馈信号补偿给滑模控制器，从而减小干扰不确定上界，减小切换增益来达到抑制抖振的目的。通过选择合适的Lyapunov函数对所提控制方法的稳定性进行了推导证明，使用AMESim、Matlab/Simulink构建的联合仿真平台进行仿真分析，并通过压力脉冲测试台进行了实验验证。研究结果表明：在整体跟踪性能方向，传统滑模控制方法相较于PID方法提升了21.10%,而所提控制方法相较于PID方法提升了30.86%,所提控制方法可以有效估计与补偿未知干扰，实现更小切换增益的同时保持控制精度，在工件体积切换时有效抑制了滑模抖振，提高了系统的抗干扰能力。

关键词

压力脉冲测试系统 / 滑模控制 / 未知干扰 / 奇异值摄动 / 扩张状态观测器

基金资助

国家自然科学基金资助项目(51505316); 山西省自然科学基金资助项目(20210302123155); 先进半导体光电器件与系统集成山西省重点实验室资助课题(2023SZKF05)