本课题主要来源于海军某部队的舰载末制导跟踪实验项目,舰艇上的末制导跟踪设备是影响军舰战斗力的一个重要因素,末制导跟踪设备要完成对目标的稳定跟踪,需要隔离舰艇的晃动,保证制导设备的地理水平稳定。本课题主要是分析舰艇稳定跟踪平台的工作模式,研究其工作原理,基于稳定跟踪系统稳定性、快速性以及精准性的要求,研究提高系统自稳以及跟踪性能的控制策略。根据课题提供的要求,分析稳定跟踪平台的工作模式,研究稳定跟踪平台的工作原理,同时确定系统的驱动方案,确定系统的关键参数。按照控制理论建立单通道电机伺服位置控制系统的数学模型,得到以电机的电枢电压输入,电机角位移为输出的传递函数模型。为提高系统性能要求,按照工程设计方法,设计从内到外为电流环、转速环、位置环的三闭环位置控制系统,并按典型Ⅰ型系统要求配置电流调节器(ACR),转速调节器(ASR)以及位置调节器(APR)的参数,在这基础上分析系统在无外界干扰情况下的稳定性、准确性、快速性。根据稳定跟踪平台的实际工作情况,引入位置控制系统的主要干扰,一方面,平台姿态的改变导致控制对象的转动惯量改变,从而使得传递函数结构改变;另一方面稳定跟踪平台工作时存在摩擦力矩干扰,由于平台的低速性,引入Stribeck摩擦模型,使得原来的线性系统变成非线性系统。建立Simulink仿真模型,在经典PID控制下,完成系统的单位阶跃响应以及正弦跟踪仿真,仿真结果表明经典PID在非线性系统控制中,没有使得系统稳态和动态性能达到一个良好的结果。针对采用经典PID控制,非线性系统的响应输出准确性以及快速性没有达到要求这一问题,引入滑模变结构控制,消除系统由于控制系统结构改变、不连续等带来的影响。本课题采用基于指数趋近律的方法设计滑模控制器,得到以角位移误差、角速度、加速度、输入信号一阶以及二阶微分为输入的控制器,并搭建Simulink模型,进行系统单位阶跃响应以及正弦跟踪仿真,将仿真结果与采用经典PID控制的对比表明:滑模变结构控制器具有更好的快速性,满足系统动态要求,降低稳定误差,且能更好地抵抗外界干扰,抑制系统结构参数变化等对系统带来的影响,达到良好地控制效果。最后通过稳定跟踪平台在舰艇上的阶跃跟踪、系统自稳、方位跟踪实验,验证位置控制系统数学模型建立的合理性,比较经典PID控制与滑模变结构控制的性能,实验表明滑模变结构控制在稳定跟踪平台的阶跃响应、自稳以及方位跟踪的控制中,系统各项指标均满足要求,其控制性能较PID控制优越。