本发明涉及舵机控制，更具体的说是涉及基于改进滑模变结构控制的电动舵机控制方法。
背景技术：
1、传统的液压舵机和气动舵机由于自身的缺陷已经不能满足船舶的控制精度等指标要求，随着永磁材料的发展、控制技术的成熟、伺服电机控制精度的提高，电动舵机以其简单可靠、使用维护方便、能源单一、易于控制等优点得到了广泛的研究及应用。
2、电动舵机作为船舶系统的重要执行机构，能否对电动舵机系统进行高精度的控制，会影响到船舶的航行姿态甚至航行安全。同时，电动舵机的静动态性能直接决定着船舶的控制品质，而舵机中非线性因素的存在容易引起舵机静动态性能的下降，甚至造成系统不稳定，因此要求控制方法要具有较好的抗干扰能力和鲁棒性。
3、电动舵机系统是一个多变量、非线性、时变的系统。传统pid控制算法结构简单，参数调整方便，但由于环境适应性和抗负载能力等的不足，不能很好地满足电动舵机的控制需求。有的学者采用模糊pid控制器，但其模糊规则的选择和模糊隶属度函数的调节主要依靠经验，并具有较大的主观性。有的学者采用模糊神经网络pid算法对电动舵机进行控制，但其网络学习算法复杂，pid参数整定速度较慢，不能很好地达到时间要求。
4、因此，如何提供一种电动舵机控制方法，以对滑模变结构控制方法本身固有的抖振现象进行抑制，成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。
技术实现思路
1、有鉴于此，本发明提供了一种基于改进滑模变结构控制的电动舵机控制方法，可抑制滑模变结构控制器在滑模面附近的高频抖振，具有较强的工程实践性。
2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
3、一种基于改进滑模变结构控制的电动舵机控制方法，包括以下步骤：
4、将永磁同步电机作为电动舵机系统的驱动电机，并构建永磁同步电机的数学模型；
5、构建基于变指数趋近律的滑模变结构控制器，作为电动舵机系统改进后的控制算法；
6、基于改进后的控制算法对永磁同步电机的数学模型进行仿真，验证该控制算法的有效性。
7、进一步的，采用双曲正切函数构建基于指数趋近律的滑模变结构控制器，表示为：
8、
9、其中，ε＞0，表示指数趋近速率；k＞0，表示系数；s表示滑模函数。
10、进一步的，指数趋近律ε的取值随电动舵机系统的状态做适应性改变。
11、进一步的，指数趋近律ε表示为：
12、
13、其中，a、b表示趋向滑模面的速率；e表示跟踪误差。
14、进一步的，永磁同步电机的数学模型表示为：
15、
16、其中，ud、uq为定子d、q轴电压分量；id、iq为定子d、q轴电流分量；ω为转子机械角速度；rs为定子绕组电阻；ld、lq为定子绕组d、q轴电感分量；ψf为转子永磁体磁链；np为极对数；f为转子摩擦系数；j为转动惯量；tl为负载力矩。
17、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
18、本发明将滑模变结构控制方法应用在电动舵机的控制上，具有较强的鲁棒性与快速性，且设计简单，能适应电动舵机在复杂环境下的非线性控制需求。同时，本发明采用了变指数趋近律的方式抑制了滑模变结构控制器在滑模面附近的高频抖振，具有较强的工程实践性。
1.一种基于改进滑模变结构控制的电动舵机控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于改进滑模变结构控制的电动舵机控制方法，其特征在于，采用双曲正切函数构建基于指数趋近律的滑模变结构控制器，表示为：
3.根据权利要求2所述的基于改进滑模变结构控制的电动舵机控制方法，其特征在于，指数趋近速率ε的取值随电动舵机系统的状态做适应性改变。
4.根据权利要求2所述的基于改进滑模变结构控制的电动舵机控制方法，其特征在于，指数趋近速率ε表示为：
5.根据权利要求1所述的基于改进滑模变结构控制的电动舵机控制方法，其特征在于，永磁同步电机的数学模型表示为：
