2010年非线性PID控制算法优化数字电动舵机性能

该篇文章《一种数字电动舵机的非线性PID控制算法研究》发表于2010年6月的西北工业大学学报，由杨尧、王氏钢和闰杰三位作者共同研究。文章的核心内容探讨了非线性PID控制算法在数字电动舵机中的应用。传统的PID控制方法存在对内部非线性参数变化敏感，需要频繁调整参数以及对外部负载变化不稳定的缺点。为了改善这些问题，作者提出了一种创新的方法，即利用跟踪微分器来分别获取输入输出信号的位置跟踪误差和它们的微分误差，并通过非线性组合形成非线性PID控制器。 这种新型控制器设计不依赖于精确的电动舵机模型，降低了对模型参数的依赖性。作者在Matlab环境下进行了详细的仿真模拟，结果显示，采用这种算法设计的舵机控制器表现出优秀的控制性能。在动态响应方面，舵机控制具有优良的稳定性，即使面对系统内部非线性参数的不确定性以及外部负载的变化，也能保持良好的控制鲁棒性。这表明非线性PID控制策略能够有效地提高电动舵机系统的控制精度和适应性，这对于现代高性能导弹等应用领域具有重要意义，如俄罗斯的R77空空导弹。 舵机作为飞行器控制系统的关键组件，其性能直接影响整体系统的性能。通过引入非线性PID控制技术，可以有效解决电动舵机存在的非线性问题，使得控制系统能够在复杂的工作环境中稳定、高效地运行。因此，这项研究不仅提升了电动舵机的控制技术，也为推进航空航天领域的控制理论发展做出了贡献。