改進(jìn)的滑模變結(jié)構(gòu)控制算法在倒立擺中的應(yīng)用研究.pdf

1、滑模變結(jié)構(gòu)控制理論已經(jīng)成為控制科學(xué)的一個重要分支體系。它以獨(dú)特、優(yōu)異的魯棒性，快速性，對匹配不確定性、干擾的完全自適應(yīng)性等特點(diǎn)一直吸引諸多學(xué)者的研究興趣。然而，阻礙滑模變結(jié)構(gòu)控制理論在實(shí)際工程中應(yīng)用的是滑?？刂破鲙淼亩秳訂栴}。滑?？刂凭哂猩鲜鰞?yōu)點(diǎn)的代價，就是滑?？刂破鞯姆蔷€性形式使得變結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的狀態(tài)、輸出等等都會產(chǎn)生一個高頻抖動，使系統(tǒng)無法到達(dá)控制要求。許多實(shí)際控制器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)無法實(shí)現(xiàn)高頻切換，而且系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)時有穩(wěn)態(tài)誤差，甚至高頻振動

2、會導(dǎo)致系統(tǒng)元件損壞等等不良后果。因此本文對此進(jìn)行了以下研究： 針對一級擺和二級擺不同的被控對象，從滑模變結(jié)構(gòu)控制理論本身出發(fā)，對滑模變結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)的抖動問題和魯棒性進(jìn)行了深入研究。系統(tǒng)在設(shè)計滑動模態(tài)的切換函數(shù)情況下，根據(jù)李雅普諾夫穩(wěn)定性理論直接設(shè)計滑?？刂破?，抖動問題得到了很大程度上的解決。針對一類非線性系統(tǒng)，簡化了設(shè)計過程，而且系統(tǒng)動態(tài)過程良好。將此方法應(yīng)用到一級擺的跟蹤控制中，用matlab軟件進(jìn)行了驗(yàn)證，獲得了較好的控制效

3、果。 在比例切換控制方法的基礎(chǔ)上，為解決此方法的控制量的不連續(xù)性，在控制量中加入了等效控制，使得切換函數(shù)變得光滑，系統(tǒng)中的抖動現(xiàn)象大大減小。本文將此方法應(yīng)用到一級擺的穩(wěn)定控制中，仿真結(jié)果表明系統(tǒng)的抖動現(xiàn)象明顯減弱，取得了較好的控制效果。 基于積分滑模面的概念，提出了一種積分型滑模面設(shè)計方法，即在切換函數(shù)中引入積分項(xiàng)，使系統(tǒng)過渡過程平滑，從而削弱抖動，保證了滑模的較好的魯棒性。根據(jù)積分滑?？刂品€(wěn)定理論，闡述了系統(tǒng)的積分滑模