基于扩张状态观测器的管桩自动焊接机滑模控制

针对管桩自动焊接机中齿轮传动结构带来的齿隙非线性问题,文中提出一种基于扩张状态观测器的改进滑模控制器设计方法。将非线性、时变齿隙模型等价为全局线性化模型,并证明建模误差上限有界。基于该模型,考虑到输入齿隙未知以及外界干扰未知的情况,文中分别设计了滑模控制器和基于扩张状态观测器的改进滑模控制器。前者能够渐进稳定的跟踪输入信号,抗干扰能力强,但存在较大抖振;后者利用扩张状态观测器观测出未知扰动并直接补偿给控制器,在保证跟踪误差在期望精度范围的同时减少了抖振,便于工程实现。仿真实验证明了相较于传统滑模控制器,基于扩张状态观测器的改进滑模控制器系统到达滑模面的速度更快、抖振更少。