黄子露，付志敏，高小雨，张丛丛

（航空工业洪都，江西 南昌，330024）

0 引言

伺服系统是用来控制被控对象的某种状态，使其能够自动的、连续的、精确的复现输入信号的变化规律的随动系统。伺服系统作为目前飞行器机动飞行的主要执行机构，其动态性能对飞行器至关重要。而决定伺服系统动态性能的，除了伺服系统硬件固有特性外，控制律对其影响也十分重大。

伺服系统常用的控制律设计方法为PID控制，该方法成熟可靠，简单易懂[1]。本文提出了基于扰动观测器的伺服控制律设计方法，较之PID控制，该方法能更直观的看出控制律中各部分所代表的含义。

1 伺服控制律设计原理

1.1 直流电机模型

直流电机模型框图如图1，Ua为线圈输入电压；ia为线圈电流；Tg为电磁转矩；TL为外界负载；ω为电机输出轴角速度；θ为电机输出轴角位移；Ra为线圈电阻；La为线圈电感；K为电磁转矩系数及感应电动势系数；J为转子惯量；f为转子动摩擦系数。

图1 直流电机模型框图[2]

1.2 扰动观测器

扰动观测器模型框图如图2，R为输入；D为外界扰动；Y为输出；（D为估计扰动；ξ为测量噪声；P为系统模型；Pn为标称模型；Q为滤波器模型。

图2 扰动观测器模型框图[3]

过推导可得

由式（2）可得

当Q→0GRY=P GDY=P GξY=0

当Q→1GRY=Pn GDY=P GξY=-1

测量噪声ξ相对于输入指令R、外部扰动D来说是一个高频信号，因此对于该扰动观测器，只要Q是一个低通滤波器，即可实现

1.3 基于扰动观测器的伺服控制律设计

针对图1，推导直流电机传递函数表达式

从电压输入到电机输出轴角速度的传函：