基于模糊逻辑的直升机终端滑模控制
苏心怡, 朱纪洪, 胡金春, 孙增圻
(清华大学计算机科学与技术系,智能技术与系统国家重点实验室,北京100084)
摘 要:为解决终端滑模控制在系统远离平衡点时收敛速度较慢以及在平衡点附近存在高频抖振的问题,提出一种用于直升机控制的双层模糊终端滑模控制策略。该方法综合了终端滑模控制和模糊逻辑的优点,系统状态位于终端区外时采用基于模糊比例型达到律的模糊终端滑模,在终端区内采用基于连续型达到律的无抖振终端滑模。采用该方法为某型直升机的姿态稳定设计了控制律。仿真结果表明,该方法不仅保留了滑模控制所具有的鲁棒性强的特点,而且使得系统状态在远离平衡点和平衡点附近时都能快速收敛,同时消除了高频抖振。
关键词:模糊逻辑;飞行控制;终端滑模控制
中图分类号:TP 273+.4; V 249.12文献标识码:A
文章编号:1000-0054(2004)04-0554-04
滑模控制具有能够克服系统的不确定性、对干扰和未建模动态具有很强的鲁棒性等优点,已广泛应用于众多非线性不确定领域。传统滑模控制的一个典型特点是状态渐近收敛于平衡点。
近年来,终端滑模(TSM)控制器[1~4]的研究引起了人们的重视,它具有一些良好的特性。比如状态能在有限时间内收敛,相对于线性滑模控制器具有更高的稳态精度。但当系统状态远离平衡点时,终端滑模的收敛速度不如线性滑模控制。同时终端滑模也存在抖振问题。针对这一问题,本文结合模糊控制[5]和终端滑模的设计方法,提出了新的双层模糊终端滑模控制方法,该方法能加快系统在远离平衡点时的收敛速度,并且消除了系统的高频抖振,具有较强的鲁棒性。
1 MIMO系统终端滑模控制
考虑如下MIMO系统:
从系统的响应曲线可以看出,采用本文提出的方法使系统具有更快的收敛速度,超调小,过渡过程更平滑,同时也消除了系统的高频抖动。
仿真实例2 下面给出自动倾斜器的非线性运动学方程。自动倾斜器的操纵方式是通过左、右侧作动器及纵向作动器联动控制总距,左、右侧作动器差动控制横向周期变距,纵向作动器和左、右侧作动器差动控制纵向周期变距(如图4所示)。
4 结 论
本文提出了一种新的双层模糊终端滑模控制方法,能够较好地解决终端滑模在系统状态远离平衡点时敛速度较慢的问题,同时消除了终端滑模所存在的抖振问题。由仿真曲线可以看出,采用本文提出的方法能够改善控制系统滑动模态的品质,同时消除了系统的高频抖振,保证了系统的鲁棒性。
|
